物联网射频识别(RFID)技术与应用---第5章ppt课件.ppt
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1、认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用第第5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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用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原始的电信号通常称为基带信号基带信号
2、,有些信道可以直接传输基带信,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,这个过程称为个过程称为编码与调制编码与调制;在接收端进行反变换,然后进行解码,;在接收端进行反变换,然后进行解码,这个过程称为这个过程称为解调与解码解调与解码。调制以后的信号称为。调制以后的信号称为已调信号已调信号,它具,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
3、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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 信号与信道信号与信道5.15.1编码与调制编码与调制5.25.2RFIDRFID常用的编码方法常用的编码方法5.35.3RFIDRFID常用的调制方法常用的调制方法5.45.4物联网射频识别(物联网射频识
4、别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 信号与信道信号与信道5.15.1点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用5.1.1 信号信号信信号号是是消消息息的的载载体体,在在通通信信系系统统中中
5、消消息息以以信信号号的的形形式式从从一一点点传传送送到到另另一一点点。信信号号分分为为模模拟拟信信号号和和数数字字信信号号,RFID系系统统主主要要处处理理的的是是数数字字信信号号。信信号号可可以以从从时时域域和和频频域域两两个个角角度度来来分分析析,在在RFID传传输输技技术术中中,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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用1.模拟
6、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,其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化。其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化。数字信号是指幅度的取值是离散的,幅值表示被数字信号是指幅度的取值是离散的,幅值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(二进制码)就是一码(二进制码)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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)
7、技术与应用)技术与应用 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系统常采用系统常采用数字信号。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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术
8、与应用)技术与应用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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用3.信号工作方式信号工作方式(
9、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输在时序系统中,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子标签不同时发射,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。扰的状况,提高系统的工作距离。(2)全双工系统)全双工系统(3)半双工系统)半双工系统点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用
10、)技术与应用4.通信握手通信握手 通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等问题。问题。(1)优先通信优先通信 阅读器和电子标签谁先讲的问题阅读器和电子标签谁先讲的问题。有源系统,双方都可先有源系统,双方都可先讲,无源、半有源是读写器先讲。讲,无源、半有源是读写器先讲。(2)数据同步数据同步 采用串行方式的空间通信。采用串行方式的空间通信。(3)信息确认信息确认 RFID的通信协议常采用自动连续重发,接收方比较数据后丢掉的通信协议常采用自动连续重发,接收方比较数据后丢掉错误数据,保留正确数据错误数据,保留正确数据点击此处结束放映
11、点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用5.1.2信道信道 信信道道可可以以分分为为两两大大类类,一一类类是是电电磁磁波波在在空空间间传传播播的的渠渠道道,如如短短波波信信道道、微微波波信信道道等等;另另一一类类是是电电磁磁波波的的导导引引传传播播渠渠道道,如如电电缆缆信信道道、波波导导信信道道等等。RFID的的信信道道是是具具有有各各种种传传播播特特性性的的空空间间,所所以以RFID采采用用无无线线信信道。道。点击此处结束放映点
12、击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用信道容量的概念信道容量的概念 任任何何实实际际的的信信道道都都不不是是理理想想的的,在在传传输输信信号号时时会会产产生各种失真以及带来多种干扰。生各种失真以及带来多种干扰。码元:在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元。码元:在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元。码码元元传传输输的的速速率率越越高高,或或信信号号传传输输的的距距离离越越远远,在在信道的输出端的波形的失真就越严重。信道的输出
13、端的波形的失真就越严重。点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目失真不严重失真严重 实际的信道实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输入信号波形输入信号波形输出信号波形输出信号波形(失真不严重失真不严重)输入信号波形输入信号波形实际的信道实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输出信号波形输出信号波形(失真严重失真严重)数字信号通过实际的信道认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶
14、贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用1.信道带宽信道带宽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。(5.1)点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用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
15、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b/s。1kbps=103bps1Mbps=103kbps1Gbps=103Mbps点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用3.波特率与比特率波特率与比特率(1)波特率)波特率:每秒钟传输的:每秒钟传输的波特波特数。数。Baud 是波特,是码元传输速率的单位,是波特,是码元传输速率的单位,1 波特为每秒传送波特为每秒传送 1 个个码元。
16、码元。(2)比特率)比特率(3)波特率与比特率的关系)波特率与比特率的关系 比特率比特率=波特率波特率 (5.2)M为用来表示一个码元的状态数的电平数为用来表示一个码元的状态数的电平数点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目传输比特流传输比特流 10011100 10 01 11 00 2bit一组一组4种幅度种幅度,1个码元个码元携带携带2bit信息信息,n=log2M (M 码元状态数码元状态数)t3210认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶
17、贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4.信道容量信道容量(1)奈奎斯特)奈奎斯特(Nyquist)定理理想低通信道的最高定理理想低通信道的最高码元传输速率码元传输速率:N=2BW 点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(2)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无噪声的情况下这种信道的最高数据传输速率为无噪声的情况下这种信道的最高数据传输速率为 (5.4)例例 一个无噪声的话音带宽为一个无噪
18、声的话音带宽为4000Hz,采用,采用8相调制解调相调制解调器传送二进制信号,试问信道容量是多少?器传送二进制信号,试问信道容量是多少?认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(3)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 (5.5)例例 一个数字信号通过两种物理状态经信噪比为一个数字信号通过两种物理状态经信噪比为20dB的的3kHz带宽的信道传送,其数据率不会超过多少?带宽的信道传送,其数据率不会超过多少?解:已知信噪比电平为解:已知信噪比电平为20d
19、B,则信噪功率比,则信噪功率比 S/N=100 C=3000 log2(1+100)=3000 6.66=19.98 kbit/s 数据率不会超过数据率不会超过19.98 kbit/s认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 编码与调制编码与调制5.25.2点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDR
20、FID)技术与应用)技术与应用 图图5.2 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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用5.2.1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 点击此处结束放映点击此处结束放映认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目
21、物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 3.保密编码与
22、解码保密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认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用5.2.2 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
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