1、第二章 RFID技术 数据传输原理,RFID技术数据传输原理,编码与解码是数字通信中应用的主要技术之一。编码是指用二进制的数字代码来表示信息。在数字通信中，编码是指用一组组二进制的数字代码来表示一个个模拟信号抽样值的过程。所以简言之，编码就是把模拟信号转化为数字代码的过程。,RFID技术数据传输原理,射频识别系统的结构与通信系统的基本模型相类似，满足了通信功能的基本要求。读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型相类似的结构。读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要的功能块，按读写器到电子标签的数据传输方向，是读写器（发送器）中的信号编码（信号处理）和调制器（载波电路），传输介质（信
2、道），以及电子标签（接收器）中的解调器（载波回路）和信号译码（信号处理）。,RFID技术数据传输原理,1. RFID数据传输常用编码格式 RFID的编码可以用不同形式的代码来表示二进制的“1”和“0”。射频识别系统通常使用下列编码方法中的一种：反向不归零（NRZ）编码、曼彻斯特（Manchester）编码、单极性归零（UnipolarHZ）编码、差动双相（DBP）编码、差动编码。,（1）反向不归零（NRZ，Non Return Zero）编码，反向不归零编码用高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制“0”。（2）曼彻斯特（Manchester）编码 曼彻斯特编码也被称为分相编码（SplitPh
3、ase Coding）。在曼彻斯特编码中，某位的值是由该位长度内半个位周期时电平的变化（上升下降）来表示的。,RFID技术数据传输原理,（ 3）单极性归零（Unipolar RZ）编码 单极性归零编码在第一个半个位周期中的高电平表示二进制“1”，而持续整个位周期内的低电平信号表示二进制“0” 。 （4）差动双相（DBP）编码 差动双相编码在半个位周期中的任意的边沿表示二进制“0”，而没有边沿就是二进制“1”。,RFID技术数据传输原理,（5）米勒（Miller）编码 米勒编码在半个位周期内的任意边沿表示二进制“1”，而经过下一个位周期中不变的电平表示二进制“0” 。 （6）差动编码 差动编码中
4、，每个要传输的二进制“1”都会引起信号电平的变化，而对于二进制“0”，信号电平保持不变。,RFID技术数据传输原理,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。 这种相邻数据间有跳变的码，第一可以保证在连续出现0的时候对电子标签的能量供应；而且便于电子标签从接收到的码中提取时钟信息。,RFID技术数据传输原理,调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。 按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控
5、制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。,RFID技术数据传输原理,调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。 按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。,RFID技术数据传输原理,RFID系统通常采用数字调制方式传送消息，调制信号（包括数字基带信号和
6、已调脉冲）对正弦波进行调制。 1. 振幅键控 振幅键控（Amplitude Shift Keying，缩写为ASK）是载波的振幅随着数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控（2ASK）。,RFID技术数据传输原理,RFID技术数据传输原理,2. 频移键控 频移键控英文缩写FSK。频移键控是利用两个不同频率F1和F2的振荡源来代表信号1和0。用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。,RFID技术数据传输原理,RFID技术数据传输原理,3.相移键控 相移键控(PSK)：一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载
7、波的相位作为基准的相位调制叫做绝对移相。,RFID技术数据传输原理,RFID技术数据传输原理,差错控制的3种方式： 检错重发：在接收端根据编码规则进行检查，如果发现规则被破坏，则通过反向信道要求发送端重新发送，直到接收端检查无误为止。ARQ系统需要反馈信道，效率较低，但是能达到很好的性能。 前向纠错（FEC）：发送端发送能纠正错误的编码，在接收端根据接收到的码和编码规则，能自动纠正传输中的错误。不需要反馈信道，实时性好，但是随着纠错能力的提高，编译码设备复杂。 混合纠错（HEC）结合前向纠错和ARQ的系统，在纠错能力范围内，自动纠正错误，超出纠错范围则要求发送端重新发送。它是一种折中的方案。,
8、RFID技术数据传输原理,差错控制的3种方式： 检错重发：在接收端根据编码规则进行检查，如果发现规则被破坏，则通过反向信道要求发送端重新发送，直到接收端检查无误为止。ARQ系统需要反馈信道，效率较低，但是能达到很好的性能。 前向纠错（FEC）：发送端发送能纠正错误的编码，在接收端根据接收到的码和编码规则，能自动纠正传输中的错误。不需要反馈信道，实时性好，但是随着纠错能力的提高，编译码设备复杂。 混合纠错（HEC）结合前向纠错和ARQ的系统，在纠错能力范围内，自动纠正错误，超出纠错范围则要求发送端重新发送。它是一种折中的方案。,RFID技术数据传输原理,纠错编码的基本原理 ： 分组码一般用符号(
9、n,k)表示，其中k是每组码中信息码元的数目，n是码组的总位数，又称为码组的长度（码长），n-k=r为每码组中的监督码元数目，或称为监督位数目。,RFID技术数据传输原理,常用纠错的编码分类： 1. 奇偶监督码（奇偶校验） 奇偶校验码也称奇偶监督码，它是一种最简单的线性分组检错编码方式。其方法是首先把信 源编码后的信息数据流分成等长码组 ，在每一信息码组之后加入一位(1比特)监督码元作为 奇偶检验位，使得总码长n(包括信息位k和监督位1)中的码重为偶数(称为偶校验码)或为奇 数 (称为奇校验码)。,RFID技术数据传输原理,常用纠错的编码分类： 2. 二维奇偶监督码 为了提高奇偶校验码对突发错
10、误的检测能力，可以考虑用二维奇偶校验码。 将若干奇偶校验码排成若干行，然后对每列进行奇偶校验，放在最后一行。传输时按照列顺序进行传输，在接收端又按照行的顺序检验是否差错。,RFID技术数据传输原理,保证信息完整性的主要方法包括以下几种：（1）协议：通过各种安全协议可以有效地检测出被复制的信息、被删除的字段、失效的字段和被修改的字段。（2）纠错编码方法：由此完成检错和纠错功能。最简单和常用的纠错编码方法是奇偶校验法。（3）密码校验和方法：它是抗篡改和传输失败的重要手段。（4）数字签名：保障信息的真实性。（5）公证：请求网络管理或中介机构证明信息的真实性。,RFID技术数据传输原理,针对RFID系
11、统数据安全的问题,现在已经提出各种途径的解决方法,其中有代表性的方法有以下几种：物理隔离、停止标签服务、读取访问控制、双标签联合验证。,RFID技术数据传输原理,【案例分析】智能建筑典范-比尔盖茨的豪宅,世界首富比尔.盖茨从1990年开始，花了七年时间、约1亿美元与无数心血，建成一幢独一无二的豪宅，占地约2万公顷，建筑物总面积超过6130平方米。这座豪宅号称当今智能建筑的经典之作，如图所示为其豪宅一角。,(1)盖茨对自己豪宅的智能设计要求最高的就是养着鲨鱼、海龟等大型海洋动物的巨型鱼缸和厨房。鱼缸的控温、换水、投食及清洁全部智能化，仅换一次水(取自佛州深海)就需要数千美元。,【案例分析】智能建
12、筑典范-比尔盖茨的豪宅,（2）比尔.盖茨开着汽车回家，就可以通过车内的计算机遥控家中浴缸为他准备好洗澡的热水，遥控厨房自动烹调机为他准备好他想吃饭菜。他的全智能化厨房科技含量非常高。主人在下班前只需轻点几下鼠标，回家后电视正在播放自己想看的新闻，可口的饭菜已经做好。这主要涉及无线、有线通信技术、传感器技术、智能控制技术。,【案例分析】智能建筑典范-比尔盖茨的豪宅,（3）访客从一进门开始，就会领到一个内建微晶片的胸针，可以预先设定你偏好的温度、湿度、灯光、音乐、画作等条件，无论你走到哪里，内建的感测器就会将这些资料传送至Windows NT系统的中央电脑，将环境调整到宾至如归的境地。主要涉及无线
13、感知技术、计算机网络通信技术、数字家庭技术等。（4）整座建筑物埋设了84公里长的光纤缆线，在墙壁上看不到任何一个插座。这主要涉及通信技术、综合布线技术。,【案例分析】智能建筑典范-比尔盖茨的豪宅,（5）豪宅安全系统，一旦发生火警，盗窃等灾害，系统会自动报警，拉闸，根据火情分配灭火的水量，甚至立即提出最佳营救方案。主要涉及智能安防技术、传感器技术、自动控制技术、冗余技术。（6）盖茨还希望能在厨房的门上安装一台像电子监视器一样小巧的人体营养扫描仪，每天将自己的营养状况、所需蛋白质和维生素的种类情况告知机器人厨师，让它有的放矢地工作。盖茨还希望在厨房放一个集养殖和种植融为一体的多层箱体。多层箱体上半部分是分层的蔬菜培育箱，可以种莴苣、油菜、西红柿和黄瓜。蔬菜生长过程中释放出的氧气可以导入水族箱，水族箱中可以养鱼和虾。,谢谢，再见,
