单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精选课件,*,第三章,RFID,的无线通信原理,1,精选课件,第三章RFID的无线通信原理1精选课件,3.1,射频频谱与电磁信号传输,电磁波是由同向振荡且,相互垂直的,电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量，其,传播方向垂直于,电场与磁场构成的平面。,2,精选课件,3.1 射频频谱与电磁信号传输电磁波是由同向振荡且相互垂直,3.1,射频频谱与电磁信号传输,射频识别系统的工作频率,3,精选课件,3.1 射频频谱与电磁信号传输射频识别系统的工作频率3精选,3.1,射频频谱与电磁信号传输,信号频率与其传输特性的关系,低频信号衍射能力强，但是穿透能力弱，且传输距离短,高频信号穿透能力强，但是衍射能力弱，传输距离长,4,精选课件,3.1 射频频谱与电磁信号传输信号频率与其传输特性的关系4,3.2,信号的电压与能量,5,精选课件,3.2 信号的电压与能量5精选课件,3.2,信号的电压与能量,6,精选课件,3.2 信号的电压与能量6精选课件,3.3,信号和编码,数据和信号,数据：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。,7,精选课件,3.3 信号和编码数据和信号7精选课件,3.3,信号和编码,数据和信号,信号：是数据的电气或者电磁形式的编码。,模拟信号,：是连续变化的电磁波。在时域表现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。,数字信号,：是一种电压脉冲序列，数据取离散值。,8,精选课件,3.3 信号和编码数据和信号 8精选课件,3.3,信号和编码,信道,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。,传输介质可以分为,导向传输介质,和,非导向传输介质,两类。,导向传输介质构成的信道称为,有线信道,。,非导向传输介质构成的信道称为,无线信道,。,9,精选课件,3.3 信号和编码信道9精选课件,3.3,信号和编码,数据编码,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。,10,精选课件,3.3 信号和编码数据编码 10精选课件,3.3,信号和编码,基带信号和宽带信号,基带信号：,带通信号（已调信号）,宽带信号：,11,精选课件,3.3 信号和编码基带信号和宽带信号11精选课件,3.3,信号和编码,数字基带信号波形,12,精选课件,3.3 信号和编码数字基带信号波形 12精选课件,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,曼彻斯特（,Manchester,）码,13,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式曼彻斯特（Manche,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,软件实现编,/,解码,采用曼彻斯特码传输信息的信息块格式为起始位是,1,码，结束位采用无跳变低电平。,曼彻斯特码可与两倍数字时钟频率的,NRZ,码相对应。,解码：,二倍数字时钟读取,输入的曼彻斯特码,判断起始位,两位一组转换成,NRZ,码,若读取到,00,则表示收到了结束位。,11,是非法组合，表示传输出错或发生了碰撞。,14,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式软件实现编/解码14精,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,曼彻斯特的读入串为,10 1001 0110 0100,，求,NRZ,码的值。,画出,10 1001 1100,的曼彻斯特码波形。,15,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式曼彻斯特的读入串为10,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,密勒（,Miller,）码,传输格式：起始位为,1,，结束位为,0.,16,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式密勒（Miller）码,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,密勒码波形及与,NRZ,码、曼彻斯特码的波形关系,17,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式密勒码波形及与NRZ码,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,软件实现编解码,一位二进制数据变成密勒码时相当于用两位二进制来表示，例如,8,位二进制数据变成密勒码之后相当于,16,位二进制位。,软件解码时，首先判断起始位（电平由高到低的跳变），然后对以,2,倍时钟读入的位值进行每两位一次转换，,01,和,10,都转换为,1,00,和,11,都转换为,0,，最终得到,NRZ,码。,18,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式软件实现编解码18精选,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,设读入的密勒码为,1000 0110 0011 1000,，求其,NRZ,码。,写出数据,01 1001 0110,的密勒码编码结果（二进制表示形式），并画出波形。,19,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式设读入的密勒码为100,3.4 RFID,系统中常用的编码方式,修正的密勒码,三种时序：,时序,X,：在,64/f,c,处产生一个,pause,（凹槽）。,时序,Y,：在整个位期间,128/f,c,不发生调制。,时序,Z,：在位期间的开始产生一个,pause,。,编码规则,逻辑,1,为时序,X,；逻辑,0,为时序,Y,（若连零则从第二个零开始用时序,Z,，直接与起始位相连的所有零用时序,Z,）；通信开始时用时序,Z,；通信结束用逻辑,0,加时序,Y,表示；无信息时用至少两个时序,Y,表示。,20,精选课件,3.4 RFID系统中常用的编码方式修正的密勒码20精选课,3.5,信号的调制,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,。,21,精选课件,3.5 信号的调制脉冲调制 21精选课件,3.5,信号的调制,FSK,FSK,脉冲调制波形,22,精选课件,3.5 信号的调制FSKFSK脉冲调制波形 22精选课件,3.5,信号的调制,PSK1,和,PSK2,23,精选课件,3.5 信号的调制PSK1和PSK2 23精选课件,3.5,信号的调制,PSK1,：以固定的参考相位脉冲波来代表信号,1,和,0,PSK2,：和相对相位有关，若相位突变则为,1,，不变为,0,24,精选课件,3.5 信号的调制PSK1：以固定的参考相位脉冲波来代表信,3.5,信号的调制,数字调制,RFID,系统通常使用,数字调制,方式传输信息。,数字调制的方法主要有幅移键控（,ASK,）、相移键控（,PSK,）和频移键控（,FSK,）。其中,ASK,是,RFID,系统常使用的方式。,25,精选课件,3.5 信号的调制数字调制25精选课件,3.5,信号的调制,数字调制,26,精选课件,3.5 信号的调制数字调制26精选课件,3.6,链路预算,链路预算：,在无线传输中，完成传输数据成功从发送端传输到接收端所需要的能量一般被称为,为了满足链路预算我们需要知道：,阅读器能够传输的能量,能量在传输中的衰减,标签启动需要的能量,标签在解码和传输中需要的能量,27,精选课件,3.6 链路预算链路预算：27精选课件,3.6,链路预算,阅读器传输能量,根据现实需求和相关管理规定共同决定，但最大传输能量,不超过,1W,。,并非所有的阅读器都需要传输,1W,的能量，为了安全和传输需要，往往,小于,1W,。,28,精选课件,3.6 链路预算阅读器传输能量28精选课件,3.6,链路预算,路径损耗,是指在传输过程中，传输器实际发送能量和接收器实际接收的能量之间的差异。,有效孔径：标签接收的功率大小和作用于标签的功率密度成正比，这个比例参数必须以面积为单位来描述，常被称作标签天线的有效孔径,Ae.,29,精选课件,3.6 链路预算路径损耗29精选课件,3.6,链路预算,30,精选课件,3.6 链路预算30精选课件,3.6,链路预算,标签激活能量,在读取标签阶段，标签内部电路实际需要,10-30,W,的能量来激活电路,写标签需要的能量比读取标签更多,标签内部电路会消耗大约,70%,的能量,因此标签激活需要的能量大约是,30-100,W,的能量,31,精选课件,3.6 链路预算标签激活能量31精选课件,