第3章編碼和調(diào)制

第3章編碼和調(diào)制第一頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.1信號和編碼8.1.1數(shù)據(jù)和信號

數(shù)據(jù)可定義為表意的實體，分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)在某些時間間隔上取連續(xù)的值，例如，語音、溫度、壓力等。

數(shù)字數(shù)據(jù)取離散值，為人們所熟悉的例子是文本或字符串。在射頻識別應答器中存放的數(shù)據(jù)是數(shù)字數(shù)據(jù)。2第二頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

模擬信號在時域表現(xiàn)為連續(xù)的變化，在頻域其頻譜是離散的。模擬信號用來表示模擬數(shù)據(jù)。

數(shù)字信號是一種電壓脈沖序列，數(shù)據(jù)取離散值，通?？捎眯盘柕膬蓚€穩(wěn)態(tài)電平來表示，一個表示二進制的0，另一個表示二進制的1。3第三頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.1.2信道

傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)里發(fā)送器和接收器之間的物理通路。無線傳輸射頻識別所用的頻率為<135kHz（LF）及ISM頻率的13.56MHz（HF），433MHz（UHF），869MHz（UHF），915MHz（UHF），2.45GHz（UHF），5.8GHz（SHF）。4第四頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

信道的容量 對在給定條件，給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率稱為信道容量。數(shù)據(jù)傳輸速率=碼元傳輸速率×log2M

信道的最大容量C為C=2BWlog2M帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道最大容量C=BWlog2（1＋S/N）碼元：在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數(shù)字，這樣的時間間隔內(nèi)的信號稱為(二進制）碼元。而這個間隔被稱為碼元長度。值得注意的是當碼元的離散狀態(tài)有大于2個時（如M大于2個）時，此時碼元為M進制碼元。5第五頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.1.3編碼(信源編碼和信道編碼)

信源編碼是對信源信息進行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過采樣、量化和編碼變換為數(shù)字數(shù)據(jù)，為降低所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在信源編碼中還采用了數(shù)據(jù)壓縮技術。

信道編碼是將數(shù)字數(shù)據(jù)編碼成適合于在數(shù)字信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號，并具有所需的抵抗差錯的能力，即通過相應的編碼方法使接收端能具有檢錯或糾錯能力。6第六頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字基帶信號波形7第七頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字基帶信號的頻譜

單個數(shù)字碼的頻譜8第八頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.2RFID中常用的編碼方式及編解碼器8.2.1曼徹斯特（Manchester）碼和密勒碼

曼徹斯特（Manchester）碼

9第九頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器 曼徹斯特（Manchester）碼簡單異或的缺陷10第十頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器 曼徹斯特（Manchester）碼編碼器電路

11第十一頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器 曼徹斯特（Manchester）碼曼徹斯特碼編碼器時序波形圖示例

12第十二頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器 曼徹斯特（Manchester）碼74HC74功能表信息塊曼徹斯特碼與2倍數(shù)據(jù)時鐘頻率的NRZ碼13第十三頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器密勒（Miller）碼密勒碼編碼規(guī)則

bit(i-1)biti密勒碼編碼規(guī)則×1biti的起始位置不變化，中間位置跳變00biti的起始位置跳變，中間位置不跳變10biti的起始位置不跳變，中間位置不跳變14第十四頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器密勒（Miller）碼密勒碼傳輸格式密勒碼兩位表示法15第十五頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器

密勒碼波形及與NRZ碼、曼徹斯特碼的波形關系

16第十六頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器密勒（Miller）碼用曼徹斯特碼產(chǎn)生密勒碼的電路

17第十七頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

RFID中常用的編碼方式及編解碼器密勒碼軟件編碼流程18第十八頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.2.2修正密勒碼編碼器 假設輸出數(shù)據(jù)為011010

19第十九頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

修正密勒碼解碼修正密勒碼解碼器原理框圖

20第二十頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

修正密勒碼解碼解碼時序波形圖示例

21第二十一頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.3脈沖調(diào)制 將數(shù)據(jù)的NRZ碼變換為更高頻率的脈沖串，該脈沖串的脈沖波形參數(shù)受NRZ碼的值0和1調(diào)制。 主要的調(diào)制方式為頻移鍵控FSK和相移鍵控PSK。22第二十二頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制8.3.1

FSK

FSK脈沖調(diào)制波形23第二十三頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制

FSK調(diào)制

FSK實現(xiàn)的原理框圖24第二十四頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制

FSK解調(diào)

FSK解調(diào)電路原理圖25第二十五頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制

FSK解調(diào)工作原理如下：

觸發(fā)器D1將輸入FSK信號變?yōu)檎}沖。觸發(fā)器D1采用74HC74，當端為高時，F(xiàn)SK上跳沿將Q端置高，但由于此時為低，故CL端為低，又使Q端回到低電平。Q端的該脈沖使十進計數(shù)器4017復零并可重新計數(shù)。

26第二十六頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制

FSK解調(diào)

十進計數(shù)器4017

27第二十七頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

FSK解調(diào)波形圖例

28第二十八頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

e5551芯片的4種FSK模式

29第二十九頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)制8.3.2PSKPSK1和PSK2采用PSK1調(diào)制時，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上升沿或下降沿（即出現(xiàn)1，0或0，1交替），則相位將于位起始處跳變180°。而PSK2調(diào)制時，相位在數(shù)據(jù)位為1時從位起始處跳變180°，在數(shù)據(jù)位為0時則相位不變。30第三十頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

PSK調(diào)制電路選擇相位法電路框圖

31第三十一頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

PSK調(diào)制絕對碼與相對碼轉(zhuǎn)換(a)絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼

(b)將相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼32第三十二頁，共53頁。3編碼和調(diào)制

PSK解調(diào)電路 閱讀器能正確將PSK調(diào)制信號變換為NRZ碼的關鍵。33第三十三頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

設PSK信號的數(shù)據(jù)速率為fc/2（fc為射頻載波頻率值125kHz），則加至解調(diào)器的PSK信號是125kHz/2=62.5kHz的方波信號。該PSK信號進入解調(diào)器后分為兩路：一路加至觸發(fā)器D3的時鐘輸入端（CLK），觸發(fā)器D3是位值判決電路；另一路用于形成相位差為90°的基準信號。觸發(fā)器D3的D輸入端加入的是由125kHz載波基準形成的62.5kHz基準方波信號，這樣，若觸發(fā)器的D3的時鐘與D輸入端兩信號相位差為90°（或相位差不偏至0°或180°附近），則觸發(fā)器D3的Q端輸出信號即為NRZ碼，可供微控制器MCU讀入。34第三十四頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

PSK解調(diào)電路的相關波形35第三十五頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.3.3副載波與副載波調(diào)制解調(diào)

TYPEA中的副載波調(diào)制標準幀的結(jié)構(gòu)

副載波調(diào)制波形

36第三十六頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

副載波與副載波調(diào)制解調(diào)

TYPEB中的副載波調(diào)制：

位編碼采用不歸零NRZ編碼，副載波調(diào)制采用BPSK方式，邏輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移180°來表示，θ0表示邏輯1，θ0＋180°表示邏輯0，副載波頻率fs=847kHz，數(shù)據(jù)傳輸速率為106kbps。37第三十七頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

副載波與副載波調(diào)制解調(diào)

TYPEB中的副載波調(diào)制：

數(shù)位的副載波調(diào)制加負載調(diào)制

38第三十八頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

TYPEA中的副載波解調(diào) 相干解調(diào)（同步解調(diào)） 非相干解調(diào)

ASK調(diào)制時，其包絡線與基帶信號成正比，因此采用包絡檢波就可以復現(xiàn)基帶信號，這種方法無須同頻同相的副載波基準信號。39第三十九頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

TYPEA中的副載波解調(diào)

可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形

40第四十頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

TYPEA中的副載波解調(diào)

解調(diào)器

41第四十一頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

8.4正弦波調(diào)制正弦振蕩的載波信號調(diào)幅

調(diào)制信號

產(chǎn)生的調(diào)幅波 設上式v(t)的相位角φ=0

積化和差

42第四十二頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

振幅調(diào)制模型調(diào)幅波的頻域43第四十三頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

調(diào)幅波的時域波形44第四十四頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

脈沖調(diào)幅波45第四十五頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式的實現(xiàn) 國際標準ISO14443的負載調(diào)制測試用的PICC電路46第四十六頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式的實現(xiàn)

NRZ碼10%ASK調(diào)制的實現(xiàn)47第四十七頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式的實現(xiàn)

TYPEB的調(diào)制波形

修正密勒碼調(diào)制的波形48第四十八頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式的解調(diào)

包絡檢波器49第四十九頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式的解調(diào)

三極管射極檢波電路50第五十頁，共53頁。第8章編碼和調(diào)制

數(shù)字調(diào)制ASK方式