第七章编码与调制概述.pptVIP

第七章 编码与调制 RFID系统的核心功能是实现读写器与电子标签之间的信息传输。以读写器向电子标签的数据传输为例，被传输的信息分别需要经过读写器中的信号编码、调制，然后经过传输介质（无线信道），以及电子标签中的解调和信号解码。本章将具体介绍RFID系统常用的编码和调制方法。 7.1 RFID系统的通信过程 数字通信系统是利用数字信号来传输信息的通信系统，如图所示。 信源编码与信源译码的目的是提高信息传输的有效性以及完成 模/数转换等；信道编码与信道译码的目的是增强信号的抗干扰能 力，提高传输的可靠性；数字调制是改变载波的某些参数，使其按 照将要传输信号的特点变化而变化的过程，通过将数字基带信号的 频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。 7.1 RFID系统的通信过程 在RFID系统中，读写器和电子标签之间的数据传输方式与基本 的数字通信系统结构类似。读写器与电子标签之间的数据传输是双 向，这里以读写器向电子标签传输数据为例说明其通信过程。读写 器中信号经过信号编码、调制器及传输介质（无线信道），以及电 子标签中的解调器和信号译码等处理，如图所示。 7.1 RFID系统的通信过程 1.解码与编码 信号编码的作用是对发送端要传输的信息进行编码，使传输信号与信道相匹配，防止信息受到干扰或发生碰撞。根据编码目的不同，可分为信源编码和信道编码。 1）信源编码与信源解码 信源编码是对信源输出的信号进行变换，信源解码是信源编码的逆过程。在RFID系统中，当电子标签是无源标签时，经常要求基带编码在每两个相邻数据位元间具有跳变的特点，相邻数据间的码跳变不仅可以在连续出现“0”时保证对电子标签的能量供应，且便于电子标签从接收码中提取时钟信息。 2）信道编码与信道解码 信道编码是对信源编码器输出的信号进行再变换，目的是前向纠错，是为了区分通路、适应信道条件以及提高通信可靠性而进行的编码。数字信号在信道传输时会受到噪声等因素影响引起差错，为了减少差错，发送端的信道编码器对信号码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成抗干扰编码。接收端的信道编码器按相应的逆规则进行解码，从而发现或纠正错误，提高传输可靠性。 7.1 RFID系统的通信过程 2.调制与解调 调制器用于改变高频载波信号，使得载波信号的振幅、频率或相 位与要发送的基带信号相关。解调器的作用是解调获取到的信号， 以重现基带信号。信号需要调制的因素包括： 1）工作频率越高带宽越大 要使信号能量能以电场和磁场的形式向空中发射出去传向远方， 需要较高的振荡频率方能使电场和磁场迅速变化。 2）工作频率越高天线尺寸越小 只有当馈送到天线上的信号波长和天线的尺寸可以相比拟时，天 线才能有效地辐射或接收电磁波。波长λ和频率f的关系为 c= m/s 7.1 RFID系统的通信过程 如果信号的频率太低，则无法产生迅速变化的电场和磁场，同时它们的波长又太大，如20 000 Hz频率下波长仍为15 000 m，实际中是不可能架设这么长的天线。因此，要把信号传输出去，必须提高频率，缩短波长。常用的一种方法是将信号“搭乘”在高频载波上，即高频调制，借助于高频电磁波将低频信号发射出去。 3）信道复用 一般每个需要传输的信号占用的带宽都小于信道带宽，因此，一个信道可由多个信号共享。但是未经调制的信号很多都处于同一频率范围内，接收端难以正确识别，一种解决方法是将多个基带信号分别搬移到不同的载频处，从而实现在一个信道里同时传输许多信号，提高信道利用率。 7.2 RFID信源编码方法 信源编码是指将模拟信号转换成数字信号，或将数字信号编码成更适合传输的数字信号。RFID系统中读写器和电子标签所存储的信息都已经是数字信号了，本书介绍编码均为数字信号编码。 在实际应用的RFID系统中，选择编码方法的考虑因素有很多。如无源标签需要在与读写器的通信过程中获得自身的能量供应；为了保证系统的正常工作，信道编码方式必须保证不中断读写器对电子标签的能量供应。 数据编码一般又称为基带数据编码，常用的数据编码方法有反向不归零编码、曼彻斯特编码、密勒编码、修正密勒编码等。 7.2 RFID信源编码方法 典型的编码方式 7.2 RFID信源编码方法 1.反向不归零编码 反向不归零编码（NRZ）用高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制“0”。反向不归零码一般不宜用于实际传输，主要有以下原因： （1）存在直流分量，信道一般难以传输零频附近的频率分量； （2）接收端判决门