RFID通信基础

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我是靠谱客的博主专一香菇，最近开发中收集的这篇文章主要介绍RFID通信基础，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

数字信号特点：

在传输过程中可实现无噪声积累
便于加密处理 
便于设备的集成和微型化 
占用的信道频带宽

码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。而这个间隔被称为码元长度。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时（如M大于2个）时，此时码元为M进制码元。

码元传输速率：又称为码元速率或传码率。其定义为每秒钟传送码元的数目，单位为"波特"，又可以称为波特率,常用符号"Baud"表示

香农定理：给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系
信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为：

Rmax=W*log2(1+S/N)

时域和频域
时域的自变量是时间，时域表达信号随时间的变
化。频域的自变量是频率，频域表达信号随频率的变

化。

通讯方式：
时序系统
电子标签和读写器的信息传输是在电子标签能量供应间歇进行的，读写器与电子标签不同时发射，这种方式可改善信号受干扰的状况，提高系统的工作距离。

全双工系统
电子标签和读写器之间可以在同一时刻互相传送信息
半双工系统

电子标签和读写器之间可以双向传送信息，但在同一时刻只能向一个方向传送信息

通信握手
通信握手是指读写器与电子标签双方在通信开始、结束和通信过程中的基本沟通，通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等问题。
（1）优先通信。
RFID由通信协议确定谁优先通信，即是读写器，还是电子标签。对于无源和半有源系统，都是读写器先讲；对于有源系统，双方都有可能先讲。
（2）数据同步。
读写器与电子标签在通信之前，要协调双方的位速率，保持数据同步。读写器与电子标签的通信是空间通信，数据传输采用串行方式进行。
（3）信息确认。

信息确认是指确认读写器与电子标签之间信息的准确性，如果信息不正确，将请求重发。RFID的通信协议常采用自动连续重发，接收方比较数据后丢掉错误数据，保留正确数据。

信道：

一类是电磁波在空间传播的渠道，如短波信道、微波信道等；

另一类是电磁波的导引传播渠道，如电缆信道、波导信道等

信道带宽：指频率范围

信道传输速率
数据传输速率在数值上等于每秒钟传输数据代码的二进制比特数，数据传输速率的单位为比特/秒（b/s）。
波特率与比特率
在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。比特率是数据传输速率，表示单位时间内可传输二进制位的位数。

如果一个码元的状态数可以用M个离散电平个数来表示，有如下关系：

信道容量：

具有理想低通矩形特性的信道

最高码元传输速率=2BW

也即这种信道的最高数据传输速率为：C=2BWlog2M;

带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道。

带宽越大，信道容量越大。在物联网中RFID主要选用微波频率，微波

频率比低频频率和高频频率有更大的带宽。

信噪比越大，信道容量越大。RFID无线信道有传输衰减和多径效应等

，应尽量减小衰减和失真，提高信噪比。

编码与调制

 信源编码与解码
	（1）提高信息传输的有效性
	（2）完成模/数转换
信道编码与解码
	信道编码是对信源编码器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
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

调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号，变换成适合信道传输的信号，调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中的过程，经过调制的信号称为已调信号，已调信号的频谱具有带通的形式，已调信号称为带通信号或频带信号。

编码方法：考虑电子标签能量的来源，电子标签检错的能力，电子标签的时钟提取

1）反向不归零（NRZ)编码
           只适合近距离传输信息
           要求传输线有一根地线  不包含位同步成分，不能直接用来提取位同步信号
2）曼彻斯特（Manchester)编码
         也叫分相编码（Split-Phase Coding)
     特点
       1，方便提取位同步时钟 因此称为自同步编码
       2，有利于发现数据传输的错误
       3，是一种归零码
3）单极性归零（Unipolar  RZ)编码
        当发1码时发出正电流，但持续时间短于一个码元时间；
          发0时完全不发送电流
              
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”，而没有边沿跳变表示二进制“1”。此外，在每个位周期开始时，电平都要反相。因此，对接收器来说，位节拍比较容易重建。
5）密勒编码
    密勒编码在位周期开始时产生电平交变，对接收器来说，位节拍比较容易重建。密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）变形密勒编码
    变形密勒编码相对于密勒编码来说，将其每个边沿都用负脉冲代替。由于负脉冲的时间较短，可以保证数据在传输过程中，能够从高频场中持续为射频标签提供能量。变形密勒编码在电感耦合的射频识别系统中，主要用于从读写器到射频标签的数据传输。
7）差分编码
    对于差分编码，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。

数字调制方法：

幅移键控
调幅是指载波的频率和相位不变，载波的振幅随调制信号的变化而变化。振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，在二进制数字调制中，载波的幅度只有两种变化，分别对应二进制信息的1和0。
1）二进制幅移键控

特点：

1）二进制振幅键控信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成，连续谱取决于经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。

2）二进制振幅键控信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计功率谱密度的主瓣（第一个谱零点的位置），传输的带宽是码元速率的两倍。

频移键控
频移键控（FSK）是利用载波的频率变化来传递数字信息，是对载波的频率进行键控。二进制频移键控载波的频率只有两种变化状态，载波的频率在和两个频率点变化，分别对应二进制信息的1和0。
1）二进制频移键控的定义
二进制频移键控信号可以表示成在两个频率点变化的载波，其表达式为：

相移键控

相移键控（PSK）是利用载波的相位变化来传递数字信息，是对载波的相位进行键控。二进制相移键控载波的初始相位有两种变化状态，通常载波的初始相位在0和π两种状态间变化，分别对应二进制信息的1和0。

副载波调制
副载波调制是指首先把信号调制在载波1上，出于某种原因，决定对这个结果再进行一次调制，于是用这个结果去调制另外一个频率更高的载波2。
在RFID副载波调制中，首先用基带编码的数据信号调制低频率的副载波，已调的副载波信号用于切换负载电阻，然后采用振幅键控ASK、频移键控FSK或相移键控PSK的调制方法，对副载波进行二次调制。