第七章 編碼與調(diào)制--1

1、第七章 編碼與調(diào)制 RFID RFID系統(tǒng)的核心功能是實現(xiàn)讀寫器與電子標簽之間系統(tǒng)的核心功能是實現(xiàn)讀寫器與電子標簽之間的信息傳輸。以讀寫器向電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸為例，被的信息傳輸。以讀寫器向電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸為例，被傳輸?shù)男畔⒎謩e需要經(jīng)過讀寫器中的信號編碼、調(diào)制，傳輸?shù)男畔⒎謩e需要經(jīng)過讀寫器中的信號編碼、調(diào)制，然后經(jīng)過傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標簽中的解然后經(jīng)過傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標簽中的解調(diào)和信號解碼。本章將具體介紹調(diào)和信號解碼。本章將具體介紹RFIDRFID系統(tǒng)常用的編碼和系統(tǒng)常用的編碼和調(diào)制方法。調(diào)制方法。7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳輸信息的

2、通信系統(tǒng)，如圖所示。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳輸信息的通信系統(tǒng)，如圖所示。 信源編碼與信源譯碼的目的是提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿尚旁淳幋a與信源譯碼的目的是提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡Ｄ? /數(shù)轉(zhuǎn)換等；信道編碼與信道譯碼的目的是增強信號的抗干擾能數(shù)轉(zhuǎn)換等；信道編碼與信道譯碼的目的是增強信號的抗干擾能力，提高傳輸?shù)目煽啃?；?shù)字調(diào)制是改變載波的某些參數(shù)，使其按力，提高傳輸?shù)目煽啃?；?shù)字調(diào)制是改變載波的某些參數(shù)，使其按照將要傳輸信號的特點變化而變化的過程，通過將數(shù)字基帶信號的照將要傳輸信號的特點變化而變化的過程，通過將數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?。頻譜搬移到高

3、頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘枴?7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，讀寫器和電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與基本系統(tǒng)中，讀寫器和電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與基本的數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似。讀寫器與電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙的數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似。讀寫器與電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向，這里以讀寫器向電子標簽傳輸數(shù)據(jù)為例說明其通信過程。讀寫向，這里以讀寫器向電子標簽傳輸數(shù)據(jù)為例說明其通信過程。讀寫器中信號經(jīng)過信號編碼、調(diào)制器及傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電器中信號經(jīng)過信號編碼、調(diào)制器及傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標簽中的解調(diào)器和信號譯碼等處理，如圖所示子標簽中的解調(diào)器和信號

4、譯碼等處理，如圖所示。 RFID系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)框圖（以讀寫器向電子標簽發(fā)送數(shù)據(jù)為例） 7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程1.解碼與編碼 信號編碼的作用是對發(fā)送端要傳輸?shù)男畔⑦M行編碼，使傳輸信號與信道相匹配，防止信息受到干擾或發(fā)生碰撞。根據(jù)編碼目的不同，可分為信源編碼和信道編碼。1）信源編碼與信源解碼 信源編碼是對信源輸出的信號進行變換，信源解碼是信源編碼的逆過程。在RFID系統(tǒng)中，當電子標簽是無源標簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點，相鄰數(shù)據(jù)間的碼跳變不僅可以在連續(xù)出現(xiàn)“0”時保證對電子標簽的能量供應(yīng)，且便于電子標簽從接收碼中提取時鐘信息。2）信道編碼與信道解碼 信道編碼是對

5、信源編碼器輸出的信號進行再變換，目的是前向糾錯，是為了區(qū)分通路、適應(yīng)信道條件以及提高通信可靠性而進行的編碼。數(shù)字信號在信道傳輸時會受到噪聲等因素影響引起差錯，為了減少差錯，發(fā)送端的信道編碼器對信號碼元按一定的規(guī)則加入保護成分（監(jiān)督元），組成抗干擾編碼。接收端的信道編碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進行解碼，從而發(fā)現(xiàn)或糾正錯誤，提高傳輸可靠性。7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程2.調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制器用于改變高頻載波信號，使得載波信號的振幅、頻率或相調(diào)制器用于改變高頻載波信號，使得載波信號的振幅、頻率或相位與要發(fā)送的基帶信號相關(guān)。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取到的信號，位與要發(fā)送的基帶信號相關(guān)。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取到的信

6、號，以重現(xiàn)基帶信號。信號需要調(diào)制的因素包括：以重現(xiàn)基帶信號。信號需要調(diào)制的因素包括： 1 1）工作頻率越高帶寬越大）工作頻率越高帶寬越大 要使信號能量能以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠方，要使信號能量能以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠方，需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化。需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化。 2 2）工作頻率越高天線尺寸越?。┕ぷ黝l率越高天線尺寸越小 只有當饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以相比擬時，天只有當饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以相比擬時，天線才能有效地輻射或接收電磁波。波長線才能有效地輻射或接收電磁波。波長和頻率和頻率f f的

7、關(guān)系為的關(guān)系為 c c= = m/s m/s/cf83 107.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 如果信號的頻率太低，則無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場，同時它們的如果信號的頻率太低，則無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場，同時它們的波長又太大，如波長又太大，如20 000 Hz20 000 Hz頻率下波長仍為頻率下波長仍為15 000 m15 000 m，實際中是不可能架設(shè)，實際中是不可能架設(shè)這么長的天線。因此，要把信號傳輸出去，必須提高頻率，縮短波長。常用這么長的天線。因此，要把信號傳輸出去，必須提高頻率，縮短波長。常用的一種方法是將信號的一種方法是將信號“搭乘搭乘”在高頻載波上，即高頻調(diào)制，借助于高頻電磁

8、在高頻載波上，即高頻調(diào)制，借助于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去。波將低頻信號發(fā)射出去。 3 3）信道復用）信道復用 一般每個需要傳輸?shù)男盘栒加玫膸挾夹∮谛诺缼?，因此，一個信道一般每個需要傳輸?shù)男盘栒加玫膸挾夹∮谛诺缼挘虼?，一個信道可由多個信號共享。但是未經(jīng)調(diào)制的信號很多都處于同一頻率范圍內(nèi)，接收可由多個信號共享。但是未經(jīng)調(diào)制的信號很多都處于同一頻率范圍內(nèi)，接收端難以正確識別，一種解決方法是將多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，端難以正確識別，一種解決方法是將多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，從而實現(xiàn)在一個信道里同時傳輸許多信號，提高信道利用率。從而實現(xiàn)在一個信道里同時傳輸許多信號，提

9、高信道利用率。7.2 RFID信源編碼方法 信源編碼信源編碼是指將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，或?qū)?shù)字信是指將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，或?qū)?shù)字信號編碼成更適合傳輸?shù)臄?shù)字信號。號編碼成更適合傳輸?shù)臄?shù)字信號。RFIDRFID系統(tǒng)中讀寫器和電子系統(tǒng)中讀寫器和電子標簽所存儲的信息都已經(jīng)是數(shù)字信號了，本書介紹編碼均為標簽所存儲的信息都已經(jīng)是數(shù)字信號了，本書介紹編碼均為數(shù)字信號編碼。數(shù)字信號編碼。 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼一般又稱為基帶數(shù)據(jù)編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼方一般又稱為基帶數(shù)據(jù)編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼方法有反向不歸零編碼、曼徹斯特編碼、密勒編碼、修正密勒法有反向不歸零編碼、曼徹斯特編碼、密勒編碼、修正密勒編碼等。編碼等

10、。選擇編碼方法的考慮因素1 1、編碼方式的選擇要考慮電子標簽?zāi)芰康膩碓?、編碼方式的選擇要考慮電子標簽?zāi)芰康膩碓丛赗EID系統(tǒng)中使用的電子標簽常常是無源的，而無源標簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身的能量供應(yīng)。為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式必須保證不能中斷讀寫必須保證不能中斷讀寫器對電子標簽的能量供應(yīng)器對電子標簽的能量供應(yīng)。在RFID系統(tǒng)中，當電子標簽是無源標簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點，這種相鄰數(shù)據(jù)間有跳變的碼，不僅可以保證在連續(xù)出現(xiàn)“0”時對電子標簽的能量供應(yīng)，而且便于電子標簽從接收到的碼中提取時鐘信息。7.2 RFID信源編碼方法 2 2、編碼方式的選擇

11、要考慮電子標簽的檢錯的能力、編碼方式的選擇要考慮電子標簽的檢錯的能力出于保障系統(tǒng)可靠工作的需要，還必須在編碼中提供數(shù)據(jù)一級的校驗保護，編碼方式應(yīng)該提供這種功能?？梢愿鶕?jù)碼型的變化來判斷是否發(fā)生誤碼或有電子標簽沖突發(fā)生。在實際的數(shù)據(jù)傳輸中，由于信道中干擾的存在，數(shù)據(jù)必然會在傳輸過程中發(fā)生錯誤，這時要求信道編碼能夠提供一定程度的檢測錯誤的能力。曼徹斯特編碼、差動雙向編碼、單極性歸零編碼具有較強的編碼檢錯能力。7.2 RFID信源編碼方法 3、編碼方式的選擇要考慮電子標簽時鐘的提取在電子標簽芯片中，一般不會有時鐘電路，電子標簽芯片一般需要在讀寫器發(fā)來的碼流中提取時鐘。曼徹斯特編碼、密勒編碼、差動雙向

12、編碼容易使電子標簽提取時鐘。7.2 RFID信源編碼方法 7.2 RFID信源編碼方法n典型的編碼方式 1、反向不歸零編碼（NRZ，Non Return Zero）n反向不歸零編碼用高電平表示二進制“1”，低電平表示二進制“0”，如下圖所示：n此碼型不宜傳輸，有以下原因a)有直流，一般信道難于傳輸零頻附近的頻率分量；b)接收端判決門限與信號功率有關(guān)，不方便使用；c)不能直接用來提取位同步信號，因為NRZ中不含有位同步信號頻率成分；d)要求傳輸線有一根接地。注：ISO14443 TYPE B協(xié)議中電子標簽和閱讀器傳遞數(shù)據(jù)時均采用NRZ7.2 RFID信源編碼方法 2、曼徹斯特編碼（Manches

13、ter）n曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（Split-Phase Coding）。n某比特位的值是由該比特長度內(nèi)半個比特周期時電平的變化（上升或下降）來表示的，在半個比特周期時的負跳變表示二進制“1”，半個比特周期時的正跳變表示二進制“0”，如下圖所示：曼徹斯特編碼7.2 RFID信源編碼方法曼徹斯特編碼器電路 7.2 RFID信源編碼方法曼徹斯特編碼的特點n曼徹斯特編碼通常用于從電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸通常用于從電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸，因為這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。這是因為在比特長度內(nèi)，“沒有變化”的狀態(tài)是不允許的。當多個標簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時，則接收的上升邊和下降邊互相抵消，

14、導致在整個比特長度內(nèi)是不間斷的負載波信號，由于該狀態(tài)不允許，所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發(fā)生的具體位置。n曼徹斯特編碼由于跳變都發(fā)生在每一個碼元中間，接收端可以方便地利用它作為同步時鐘。因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。注：ISO14443 TYPE A協(xié)議中電子標簽向閱讀器傳遞數(shù)據(jù)時采用曼徹斯特編碼。 ISO18000-6 TYPE B 讀寫器向電子標簽傳遞數(shù)據(jù)時采用的是曼徹斯特編碼7.2 RFID信源編碼方法1 10 01 11 10 00 00 00 01 11 1射頻卡射頻卡1射頻卡射頻卡21 10 0?讀寫器譯碼讀寫器譯碼7.2 RFID信源編碼方法7.2 RFID信源編碼

15、方法3密勒（Miller）編碼 密勒編碼規(guī)則：對于原始符號“1”，用碼元起始不跳變而中心點出現(xiàn)跳變來表示，即用10或01表示；對于原始符號“0”，則分成單個“0”還是連續(xù)“0”予以不同的處理，單個“0”時，保持“0”前的電平不變，即在碼元邊界處電平不跳變，在碼元中間點電平也不跳變;對于連續(xù)兩個“0”，則使連續(xù)兩個“0”的邊界處發(fā)生電平跳變。7.2 RFID信源編碼方法4、修正密勒碼 n TYPE A中定義了如下三種時序：（1）時序X：該時序?qū)⒃?4fc處產(chǎn)生一個“pause”（凹槽）；（2）時序Y：該時序在整個位期間（128fc）不發(fā)生調(diào)制；（3）時序Z：這種時序在位期間的開始時，產(chǎn)生一個“p

16、ause”。在上述時序說明中，fc為載波1356MHz，pause凹槽脈沖的底寬為0530s，90幅度寬度不大于45s。用這三種時序即可對幀進行編碼，即修正的密勒碼。n 邏輯邏輯“1”1”選擇時序選擇時序X X；邏輯；邏輯“0”0”選擇時序選擇時序Y Y。但有兩種情況除外，第一種是在相鄰有兩個或更多的“0”時，此時應(yīng)從第二個“0”開始采用時序Z；第二種是在直接與起始位相連的所有位為“0”時，此時應(yīng)當用時序Z表示。另外，通信開始時，用時序Z表示。通信結(jié)束則用邏輯“0”加時序Y表示。無信息時，通常應(yīng)用至少兩個時序Y來表示。注：在ISO/IEC 14443標準（近耦合非接觸式IC卡標準），TYPE

17、A中閱讀器向電子標簽傳遞數(shù)據(jù)時采用修正密勒碼方式對載波進行調(diào)制。假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為01 1010波形C實際上是曼徹斯特的反相波形，用它的上升沿輸出變便產(chǎn)生了密勒碼，而用其上升沿產(chǎn)生一個凹槽就是修正密勒碼起始用時序Z直接與起始位相連的0用時序Z相鄰多個或更多0，則從第二格0開始用時序Z通信結(jié)束用邏輯0加時序Y注：由于負脈沖的時間很短，可以保證在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中從高頻場中連續(xù)給電子標簽提供能量。變形米勒編碼在電感耦合的射頻識別系統(tǒng)中用于從讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸。5、脈沖間歇編碼n對于脈沖間歇編碼來說，在下一脈沖前的暫停持續(xù)時間t表示二進制“1”，而下一脈沖前的暫停持續(xù)時間2t則表示二進制“0”，如

18、下圖所示。圖13 脈沖間歇編碼n這種編碼方法在電感耦合的射頻系統(tǒng)中用于從讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸，由于脈沖轉(zhuǎn)換時間很短，所以就可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中保證從讀寫器的高頻場中連續(xù)給射頻標簽供給能量。7.2 RFID信源編碼方法6、脈沖位置編碼（PPM，Pulse Position Modulation）n脈沖位置編碼與上述的脈沖間歇編碼類似，不同的是，在脈沖位置編碼中，每個數(shù)據(jù)比特的寬度是一致的。其中，脈沖在 第一個時間段表示“00”， 第二個時間段表示“01”， 第三個時間段表示“10”， 第四個時間段表示“11”， 如右圖所示。注：ISO15693協(xié)議中，數(shù)據(jù)編碼采用PPM7.2 RFID信源

19、編碼方法7、FM0編碼FM0（即Bi-Phase Space）編碼的全稱為雙相間隔碼編碼，工作原理是在一個位窗內(nèi)采用電平變化來表示邏輯。如果電平從位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，則表示邏輯“1”。如果電平除了在位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，還在位窗中間翻轉(zhuǎn)則表示邏輯“0”。一個位窗的持續(xù)時間是25s。 注：ISO18000-6 typeA 由標簽向閱讀器的數(shù)據(jù)發(fā)送采用FM0編碼 7.2 RFID信源編碼方法8、PIE編碼PIE（Pulse interval encoding）編碼的全稱為脈沖寬度編碼，原理是通過定義脈沖下降沿之間的脈沖下降沿之間的不同時間寬度來表示數(shù)據(jù)不同時間寬度來表示數(shù)據(jù)。在該標準的規(guī)定中，由閱讀器發(fā)

20、往標簽的數(shù)據(jù)幀由SOF（幀開始信號）、EOF（幀結(jié)束信號）、數(shù)據(jù)0和1組成。在標準中定義了一個名稱為“Tari”的時間間隔，也稱為基準時間間隔，該時間段為相鄰兩個脈沖下降沿的時間寬度，持續(xù)為25s。 注：ISO18000-6 typeA 由閱讀器向標簽的數(shù)據(jù)發(fā)送采用PIE編碼 7.2 RFID信源編碼方法7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 在讀寫器與電子標簽的無線通信中，最主要的干擾因素是信道噪聲和多標簽操作，這些干擾會導致傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變，從而使傳輸出現(xiàn)錯誤。 為了提高數(shù)字傳輸系統(tǒng)的可靠性，有必要采用差錯控制差錯控制編碼編碼，對可能或者已經(jīng)出現(xiàn)的差錯進行控制。采用恰當?shù)男诺谰幋a，能顯著提高數(shù)

21、據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑥亩箶?shù)據(jù)保持完整性。 差錯控制編碼的基本實現(xiàn)方法是在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴弦恍┍O(jiān)督碼元監(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)（約束）。 接收端則按照既定規(guī)則校驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，差錯會導致信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系受到破壞，因而接收端可以發(fā)現(xiàn)錯誤乃至糾正錯誤。25n檢糾錯碼 q信息碼元與監(jiān)督碼元 信息碼元 k 監(jiān)督碼元r 差錯的控制方式差錯的控制方式前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強糾錯能力的編碼技術(shù) 。檢錯重發(fā)中，在發(fā)送端加入少量的監(jiān)督碼元，在接收端根據(jù)編碼規(guī)則對收到的信號進

22、行檢查，當發(fā)現(xiàn)有錯碼時，即向發(fā)送端發(fā)出詢問信號，要求重發(fā)。發(fā)送端收到詢問信號后，立即重發(fā)，直到信息正確接收為止?；旌霞m錯是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計思想是對出現(xiàn)的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯。n常用的差錯控制編碼 最常用的差錯控制編碼有最常用的差錯控制編碼有奇偶校驗法奇偶校驗法、循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗法法和漢明碼等。這些方法用于識別數(shù)據(jù)是否發(fā)生傳輸錯誤，和漢明碼等。這些方法用于識別數(shù)據(jù)是否發(fā)生傳輸錯誤，并且可以啟動校正措施，或者舍棄傳輸發(fā)生錯誤的數(shù)據(jù)，并且可以啟動校正措施，或者舍棄傳輸發(fā)生錯誤的數(shù)據(jù)，要求重新傳輸有錯誤的數(shù)據(jù)塊。要求重新傳輸有錯誤的數(shù)據(jù)塊。7.3 差錯控制編

23、碼（信道編碼） 1 1、奇偶校驗、奇偶校驗n奇偶校驗碼是一種奇偶校驗碼是一種最簡單而有效最簡單而有效的數(shù)據(jù)校驗方法。的數(shù)據(jù)校驗方法。n實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法: : 在每個被傳送碼的左邊或右邊加上在每個被傳送碼的左邊或右邊加上1 1位奇偶校驗位位奇偶校驗位0 0或或1, 1, 若采用奇校驗位若采用奇校驗位, , 只需把每個編碼中只需把每個編碼中1 1的個數(shù)湊成奇數(shù)的個數(shù)湊成奇數(shù); ; 若若采用偶校驗位采用偶校驗位, , 只要把每個編碼中只要把每個編碼中1 1的個數(shù)湊成偶數(shù)。的個數(shù)湊成偶數(shù)。n檢驗原理檢驗原理: : 這種編碼能發(fā)現(xiàn)這種編碼能發(fā)現(xiàn)1 1個或奇數(shù)個錯個或奇數(shù)個錯, , 但因碼距較小但因碼距較

24、小, , 不能不能實現(xiàn)錯誤定位。實現(xiàn)錯誤定位。n對奇偶校驗碼的評價對奇偶校驗碼的評價: :它能發(fā)現(xiàn)一位或奇數(shù)個位出錯，但無錯它能發(fā)現(xiàn)一位或奇數(shù)個位出錯，但無錯誤定位和糾錯能力。盡管奇偶校驗碼的檢錯能力較低，但對出誤定位和糾錯能力。盡管奇偶校驗碼的檢錯能力較低，但對出錯概率統(tǒng)計錯概率統(tǒng)計, , 其中其中70708080是是1 1位錯誤位錯誤, , 另因奇偶校驗碼實現(xiàn)簡另因奇偶校驗碼實現(xiàn)簡單單, , 故它還是一種應(yīng)用最廣泛的校驗方法。故它還是一種應(yīng)用最廣泛的校驗方法。n實際應(yīng)用中實際應(yīng)用中, , 多采用奇校驗多采用奇校驗, , 因奇校驗中不存在全因奇校驗中不存在全“0”0”代碼代碼, , 在在某些

25、場合下更便于判別。某些場合下更便于判別。 000010001000100001110100001011011010111010000100111010110110110011101011100111117.3 差錯控制編碼（信道編碼） 奇偶校驗的校驗方程奇偶校驗的校驗方程n設(shè)設(shè)7 7位信息碼組為位信息碼組為C C7 7C C6 6C C5 5C C4 4C C3 3C C2 2C C1 1, , 校驗碼為校驗碼為C C0 0 , ,則對偶校驗則對偶校驗, , 當滿足當滿足 C C7 7CC6 6CC5 5CC4 4CC3 3CC2 2CC1 1CC0 00 0 （1 1） 時時, , 為合法碼

26、為合法碼; ; 對奇校驗對奇校驗, , 當滿足當滿足 C C7 7CC6 6CC5 5CC4 4CC3 3CC2 2CC1 1CC0 0 1 1 （2 2） 時時, , 為合法碼。這里的為合法碼。這里的表示模表示模2 2相加。相加。n對于偶校驗對于偶校驗, , 合法碼字應(yīng)滿足合法碼字應(yīng)滿足 n n C Ci iCC0 00 0 （3 3） i-1i-1n對于奇校驗對于奇校驗, , 合法碼字應(yīng)滿足合法碼字應(yīng)滿足 n n C Ci iCC0 01 1 （4 4） i-1i-1注意注意: :公式公式(1)(2)(1)(2)為奇偶校驗位為奇偶校驗位的生成方程的生成方程; ;公式公式(3)(4)(3)(

27、4)為校驗方程。為校驗方程。7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 2 2、循環(huán)冗余校驗碼（、循環(huán)冗余校驗碼（CRC) nCRCCRC碼是一種檢錯、糾錯能力很強的數(shù)據(jù)校驗碼碼是一種檢錯、糾錯能力很強的數(shù)據(jù)校驗碼, , 主要用于網(wǎng)絡(luò)、同主要用于網(wǎng)絡(luò)、同步通信及磁表面存儲器等應(yīng)用場合。步通信及磁表面存儲器等應(yīng)用場合。1 1循環(huán)冗余校驗碼的編碼方法循環(huán)冗余校驗碼的編碼方法n循環(huán)冗余校驗碼由兩部分組成循環(huán)冗余校驗碼由兩部分組成, , 左邊為信息位左邊為信息位, , 右邊為校驗位。若信右邊為校驗位。若信息位為息位為N N位位, , 校驗位為校驗位為K K位位, , 則該校驗碼被稱為則該校驗碼被稱為(N(NK,

28、 N)K, N)碼。碼。n編碼步驟編碼步驟如下：如下：(1)(1)將待編碼的將待編碼的N N位有效信息位表示為一個位有效信息位表示為一個n n1 1階的多項式階的多項式M(X)M(X)。(2)(2)將將M(X)M(X)左移左移K K位位, , 得到得到M(X).XM(X).Xk k（K K由預選的由預選的K K1 1位的生成多項式位的生成多項式G(X)G(X)決定）。決定）。(3)(3)用一個預選好的用一個預選好的K K1 1位的位的G(X)G(X)對對M(X).XM(X).Xk k作模作模2 2除法。除法。(4)(4)把左移把左移K K位后的的有效信息位與余數(shù)作位后的的有效信息位與余數(shù)作模模

29、2 2加法加法, , 形成長度為形成長度為N NK K的的CRCCRC碼。碼。 M(X).XM(X).Xk kR(X) R(X) Q(X).G(X) Q(X).G(X) 信息位校驗位N位K位循環(huán)冗余校驗碼的格式M(X)X Xk k G(X)Q(X)R(X)G(X)7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 舉例舉例例例: :選擇生成多項式為選擇生成多項式為G(X)G(X)X X4 4X X1(10011),1(10011),請把請把8 8位有效信息位有效信息1111011111110111編碼成編碼成CRCCRC碼。碼。 解：解：步驟步驟1 1：M(X) M(X) X X7 7X X6 6+ X+ X5

30、 5X X4 4 + X+ X2 2X X1 1 +1 +1 11110111 11110111 步驟步驟2 2: M(X). X: M(X). X4 4 111101111111011100000000 ( ( 即左移即左移4 4位）位） 步驟步驟3 3：模：模2 2除，除，M(X)XM(X)X4 4G(X)G(X) 111101111111011100000000 10011100111110010111100101111111111001110011，即，即R(X)R(X)11111111步驟步驟4 4：模：模2 2加，得到循環(huán)冗余碼為加，得到循環(huán)冗余碼為M(X)XM(X)X4 4R(X

31、) R(X) 111101111111011100000000 11111111 111101111111011111111111 糾錯原理糾錯原理 由于由于M(X).XM(X).Xk kQ(X). G(X)Q(X). G(X)R(X)R(X)，根據(jù)模，根據(jù)模2 2加的規(guī)則加的規(guī)則M(X). XM(X). Xk k R(X)R(X)Q(X).G(X)Q(X).G(X)R(X)R(X)R(X)R(X)Q(X).G(X)Q(X).G(X)上式表明上式表明, , 合法的合法的CRCCRC碼應(yīng)當能被生成多項式整除。碼應(yīng)當能被生成多項式整除。若若CRCCRC碼不能碼不能被生成多項式整除，說明出現(xiàn)了信息的

32、傳送差錯。被生成多項式整除，說明出現(xiàn)了信息的傳送差錯。 4672616E7A4672616E7AE580E5800發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)CRCCRC校驗生成多項式的選擇生成多項式的選擇n生成多項式被用來生成生成多項式被用來生成CRCCRC碼碼, , 但并非任何一個但并非任何一個K K1 1位的多項式都位的多項式都能作為生成多項式用能作為生成多項式用, , 它它應(yīng)滿足下列要求：應(yīng)滿足下列要求：（1 1）任何一位出錯都應(yīng)使余數(shù)不為）任何一位出錯都應(yīng)使余數(shù)不為0 0。（2 2）不同位出錯應(yīng)使余數(shù)不同。）不同位出錯應(yīng)使余數(shù)不同。（3 3）對余數(shù)繼續(xù)作模）對余數(shù)繼續(xù)作模2 2除法，應(yīng)使余數(shù)循環(huán)。除法，應(yīng)使余數(shù)

33、循環(huán)。n生成多項式的選擇主要靠經(jīng)驗，但已有生成多項式的選擇主要靠經(jīng)驗，但已有3 3種多項式種多項式成為標準而被廣成為標準而被廣泛運用泛運用, , 它們都具有極高的檢錯率它們都具有極高的檢錯率, , 分別是分別是: :nCRC-12CRC-12X X1212X X1111X X3 3X X2 2X X1 1nCRC-16CRC-16X X1616X X1515X X2 21 1nCRC-CCITTCRC-CCITTX X1616X X1212X X5 51 1nCRC-32CRC-32= X= X3232X X2626X X23+ 23+ X X2222X X1616X X1212+ + X X

34、1111X X1010X X8+ 8+ X X7 7X X5 5X X4 4 +X+X2 2X X1 1注：在RFID標準ISO/IEC14443中，采用的是CRC-CCITT的生成多項式；但應(yīng)注意的是，該標準中的TYPE A計算時循環(huán)移寄存器的初始值為6363H；TYPE B循環(huán)位移寄存器的初始值為FFFFH。以CRC-CCITT為例, 通用的CRC串行編碼器采用LSFR CRC串行編碼器編碼前先將所有的寄存器置0 , 之后將信息序列從高位到低位依次從input 端輸入。信息序列全部輸入后, 寄存器中的值就是所要求的余數(shù), 即CRC校驗碼。16位CRC適用于校驗4000字節(jié)長的數(shù)據(jù)塊的完整性

35、，超過此長度，性能下降。RFID中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊都比4000字節(jié)短，故也可用12位或8位的CRC。3、漢明碼 自學7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法 在通信中，通常會有基帶信號和頻帶信號。在通信中，通常會有基帶信號和頻帶信號?；鶐盘柣鶐盘栆簿褪窃夹盘枺簿褪窃夹盘?，通常具有較低的頻率成分，不適合在無線信道中進行傳輸。在通信系統(tǒng)中，通常具有較低的頻率成分，不適合在無線信道中進行傳輸。在通信系統(tǒng)中，由一個載波來運載基帶信號，由一個載波來運載基帶信號，調(diào)制調(diào)制就是使載波信號的某個參量隨基帶信號的就是使載波信號的某個參量隨基帶信號的變化而變化，從而實現(xiàn)基帶信號轉(zhuǎn)換成頻帶信號。在通信系統(tǒng)的接收端對應(yīng)變化

36、而變化，從而實現(xiàn)基帶信號轉(zhuǎn)換成頻帶信號。在通信系統(tǒng)的接收端對應(yīng)要有解調(diào)過程，其作用是將信道中的頻帶信號恢復為基帶信號。要有解調(diào)過程，其作用是將信道中的頻帶信號恢復為基帶信號。 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制是指把數(shù)字基帶信號調(diào)制到載波的某個參數(shù)上，使得載波的參是指把數(shù)字基帶信號調(diào)制到載波的某個參數(shù)上，使得載波的參數(shù)（幅度、頻率、相位）隨數(shù)字基帶信號的變化而變化，因此數(shù)字調(diào)制信號數(shù)（幅度、頻率、相位）隨數(shù)字基帶信號的變化而變化，因此數(shù)字調(diào)制信號也稱鍵控信號。數(shù)字調(diào)制中的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相分別稱為也稱鍵控信號。數(shù)字調(diào)制中的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相分別稱為移幅鍵控移幅鍵控（ASKASK）、）、移頻鍵控移頻鍵控（FSKFSK

37、）和）和移相鍵控移相鍵控（PSKPSK）。）。注：在RFID系統(tǒng)中，正弦載波除了是信息的載體外，在無源電子標簽中還具有提供能量的作用，這一點與其他無線通信有所不同。7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n1.振幅鍵控 目前目前電感耦合電感耦合RFIDRFID系統(tǒng)常采用系統(tǒng)常采用ASKASK調(diào)制方式調(diào)制方式，如，如ISO/IEC ISO/IEC 1444314443及及ISO/IEC 15693ISO/IEC 15693標準均采用標準均采用ASKASK調(diào)制方式。調(diào)制方式。1.調(diào)制 二進制振幅鍵控信號可以表示成具有一定波形的二進制二進制振幅鍵控信號可以表示成具有一定波形的二進制序列（二進制數(shù)字基帶信號）與正

38、弦載波的乘積，即序列（二進制數(shù)字基帶信號）與正弦載波的乘積，即 其中，其中， 為載波，為載波，S(tS(t) )為二進制序列，即為二進制序列，即 式中，式中，T Ts s為碼元持續(xù)時間，為碼元持續(xù)時間，g g( (t t) )為基帶脈沖波形，假設(shè)為基帶脈沖波形，假設(shè)是高度為是高度為1 1，寬度等于，寬度等于T Ts s的矩形脈沖；的矩形脈沖；a an n表示第表示第n n個符號的電平個符號的電平取值。取值。 c( )cos()v ts tts( )()ns ta g tnTccos() t二進制振幅鍵控信號時間波型載波信號2ASK信號s(t)1011Tb001ttt注：調(diào)幅技術(shù)實現(xiàn)起來簡單，但容易受增益變化的影響，是一種低效的調(diào)制技術(shù)。 ASK41調(diào)制深度調(diào)制深度BAmA=（A-B）/（A+B）*100%42脈沖調(diào)副波的波形和頻譜7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n2.頻移鍵控數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳輸數(shù)字消息載波的頻率來傳輸數(shù)字消息，即用所傳輸?shù)臄?shù)字消息來控制載波的頻率。數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控調(diào)制（Frequency Shift keying，F(xiàn)SK），即用不同的頻率來表示不同的符