前言

本文主要介绍三种编码理论及RFID系统常用的编码方式 。

一、编码与解码

  编码是为了达到某种目的而对信号进行的一种变换，相反过程一般称为解码或译码。根据编码的目的不同，编码理论有信源编码、信道编码和保密编码3种，主要应用在数字通信技术、自动控制技术和计算机技术等领域。

1.信源编码与解码

  信源编码是对信源输出的信号进行变换，即将需要转换的模拟信号通过采样、量化变成数字信号，然后对数据压缩（目的是减少码元数目和降低码元速率）以提高信号传输的有效性（通过传输带宽体现）而进行的编码。信源解码是信源编码的逆过程。

2.信道编码与解码

  信道编码是对信源编码输出的信号进行再变换，包括区分通路、适应信道条件和提高通信可靠性而进行的编码。信道解码是信道编码的逆过程。信道编码的主要目的是前向纠错，增强数字信号的抗干扰能力。数字信号在信道传输时受到噪声等影响会引起差错，为了减小差错，信道编码器对传输的信道码元按照一定的规则加入保护成分（监督码元），组成抗干扰编码。接收端的信道解码器按照相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，以提高通信的可靠性。

3.保密编码与解码

  保密编码是对信号进行再变换，即为了使信息在传输过程中不易被人窃译而进行的编码。保密编码的目的是为了隐藏敏感信息，一般采用乱置、替换或两种都有的方法实现，这种处理过程又称为加密。保密解码是保密编码的逆过程，保密解码利用与发送端相同的密码复制品（秘钥），接收端接收数据，实施解密恢复信息的过程（对称加密）。

二、RFID常用编码

  射频识别系统的机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。读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要功能模块，如图所示。按读写器到电子标签的数据传输方向，RFID结构顺序为读写器（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）。

  信号编码系统的作用是对要传输的信息进行编码，以便传输信号能够尽可能最佳地与信道相匹配；
  调制器用于改变高频载波信号，即使载波信号的振幅、频率或相位与调制的基带信号相关；
  射频识别系统通信的传输介质为磁场（电感耦合）和电磁波（微波）；
  解调器的作用是解调获取信号，以便再生成基带信号；
  信号译码的作用则是对从解调器传来的基带信号进行译码，恢复原来的信息，并识别和纠正传输错误。

1.不归零（NRZ）编码

  不归零编码用高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制“0”。

①单极性不归零码

  无电压（元电流）表示“0”，恒定正电压表示“1”。采样时间为每个码元的中间时刻，判决门限为半幅度电平（0.5）。接收信号的值在0.5与1之间为“1”码；在0与0.5之间为“0”码。
  单极性非归零码的特点是：有直流成分，因此很难在低频传输特性比较差的有线信道进行传输；由于判决电平一般取为“1”码电平的一半，因此在信道特性发生变化时，容易导致接收波形的振幅和宽度变化，使得判决电平不能稳定在最佳电平，从而引起噪声；单极性非归零码不能直接提取同步信号，并且传输时必须将信道一端接地，从而对传输线路有一定要求。

②双极性不归零码

  “1”码和“0”码都有电压，恒定正电压表示“1”，恒定负电压表示“0”，正和负的幅度相等，故称为双极性码。此时的判决门限为零电平，接收端使用零判决器或正负判决器，接收信号的值在零电平以上为“1”码；在零电平一下为“0”码。
  双极性非归零码的特点是：从统计平均来看，该码型信号在“1”和“0”的数目各占一半时无直流成分；接收时判决电平为0，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强；可在电缆等无接地的传输线上传输；不能直接从双极性非归零码中提取同步信号，并且“1”码和“0”码不等概时，仍有直流成分。

2.曼彻斯特编码

  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，在半个位周期时的正跳变表示“0”，负跳变表示“1”，也可采用相反的约定。

  曼彻斯特编码在采用副载波的负载调制或反向散射调制时，通常用于从电子标签到读写器的数据传输，这有利于发现数据传输的错误。这是因为在位长度内，“没有变化”的状态是不允许的。当多个电子标签同时发送的数据位有不同值时，接收的上升沿和下降沿互相抵消，导致在整个位长度内是不间断的副载波信号，由于该状态不被允许，所以读写器利用该错误就可以判定碰撞发生的具体位置。

3.单极性归零（RZ）编码

  单极性归零码是指高电平和零电平分别表示“1”和“0”，在无电压表示“0”，恒定正电压表示“1”，与单极性非归零码相比，其持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲。采样时间为每个码元时间的中间点，判决门限为半幅电平。单极性归零码可以用来提取位同步信号。

4.差动双相（DBP）编码

  差动双相编码是通过在一个位周期内采用电平变化来表示逻辑0和1的。如果电平只在一个位周期的起始处发生跳变，则表示逻辑1；如果电平除了在一个周期的起始处发生跳变，还在为周期的中间发生跳变，则表示逻辑0。差动双相编码与前一位数据的逻辑有关，根据前一位的不同会有两种不同的编码。

5.密勒编码

  密勒编码也称延迟调制码，是一种变形双相码。其编码规则为：对原始符号“1”码元起始不跃变，中心点出现跃变来表示。信息码连“1”时，后面的“1”要交错编码；信息码中的“0”编码为双极性非归零码，即码元中间不跳变；信息码单个“0”时，其前沿、中间时刻、后沿均不跳变；信息码连“0”时，两个“0”码元的间隔跳变。

6.差动（分）编码

  在差动（分）编码中，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。

三、选择编码方式的考虑因素

  通常在RFID系统中使用的电子标签是无源的，无源标签需要在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，信道编码方式首先必须保证不能中断读写器对电子标签的能量供应；另外，作为保障系统可靠性工作的需要，还必须在编码中提供数据一级的校验保护，编码方式应该提供这一功能，并可以根据码型的变化来判断是否发生误码或有电子标签冲突。
  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元间具有跳变的特点。这种相邻数据间有跳变的码，不仅可以保证在连续出现0的时候对电子标签的能量供应，且便于电子标签从接收到的码中提取时钟信息。在实际的数据传输中存在信道中的干扰，数据必然会在传输过程中发生错误，这时要求信道编码能够提供一定程度检测错误的能力。

总结

  以上就是今天要讲的内容，本文介绍了信源编码、信道编码及保密编码三种编码理论，信源编码的目的是提高信息传输的有效性；信道编码的主要目的是提高信息传输的可靠性；保密编码则是对传输的信息进行加密。其次介绍了RFID常用的几种编码方式，牢记其信号波形，达到“见图知意”的效果。

最后

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