Type_A卡和Type_B卡的主要区别

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Type A卡和Type B卡的主要区别
摘要:在非接触式IC卡的发展过程中,这些问题逐渐被解决并形成通用的标准,的以现在在射频IC卡的设计上,国际标准化组织(ISO)和国际电子技术委员会(IEC)为期制定了相应的非接触式IC卡的国际标准——ISO/IEC14443。

在非接触式IC卡的发展过程中,这些问题逐渐被解决并形成通用的标准,的以现在在射频IC卡的设计上,国际标准化组织(ISO)和国际电子技术委员会(IEC)为期制定了相应的非接触式IC卡的国际标准——ISO/IEC14443。

ISO/IEC14443标准包括四个部分:第一部分ISO/IEC14443-1制定了有关非接触卡的物理特性;第二部分ISO/IEC14443-2制定了有关射频功率及信号界面的特性;第三部分ISO/IEC14443-3则为非接触卡的初始化及防冲突机制;最后一部分
ISO/IEC14443-4位有关的交易协定。

在第二部分中涉及到了射频技术的实现标准,提供了解决上述问题的依据。

由该标准,射频IC卡的有两种卡型——Type A和type B型。

其主要的区别在于载波调制深度及二进制数的编码方式。

Type A型卡在读写机上向卡传送信号时,是通过13.65MHz的射频载波传送信号。

其采用方案为同步、改进的Miller编码方式,通过100%ASK传送;简单说,当表示信息"1"时,信号会有0.2-0.3微妙的间隙,当表示信息"0"时,信号可能有间隙也可能没有,与前后的信息有关。

这种方式的优点是信息区别明显,受干扰的机会少,反应速度快,不容易误操作;缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时,能量有可能会出现波动。

当卡向读写机具传送信号时,通过调制载波传送信号。

使用847kHz的副载波传送Manchester编码。

而Type B型卡在读写机具向卡传送信号时,也是通过13.65MHz的射频载波信号,但采用的是异步、NRZ编码方式,通过用10%ASK传送的方案;即信息"1"和信息"0"的区别在于信息"1"的信号幅度大,即信号强,信息"0"的信号幅度小,即信号弱。

这种方式的优点是持续不断的信号传递,不会出现能量波动的情况;在卡向读写机具传送信号时,则是采用的BPSK编码进行调制。

对比两种卡型,可以看出,Type B型与Type A型卡相比有以下优势:
(1)芯片具有更高的安全性。

接收信号时,不会因为能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。

(2)支持更高的通讯速率。

Type A最大的数据通讯速率为150Kbit/s -200Kbit/s ,应用10%ASK技术的Type B至少可支持400Kbit/s 的速率。

(3)外围电路设计简单。

读写机具到卡以及卡到读写机具的编码方式均采用NRZ方案,电路设计对称,设计时可使用简单的UARTS。

(4)抗干扰能力强。

负载波采用BPSK调制技术,较Type A方案降低了6dB的信号声。

根据二者的设计方案不同,可看出,TYPEB 较TYPEA主要有以下优势:
芯片具有更高的安全性。

接收信号时,不会因能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。

支持更高的通讯速率。

TYPEA 最大的数据通讯速率为150Kbit/s-200Kbit/s,应用10% ASK技术的TYPEB 至少可支持400Kbit/s 的速率。

外围电路设计简单。

读写机具到卡及卡到读写机具的编码方式均采用NRZ方案,电路设计对称,设计时可使用简单的UARTS。

抗干扰能力强。

负载波采用BPSK调制技术,较TYPEA方案降低了6dB的信号燥声。

ISO/IEC 14443-3规定了TYPEA,TYPEB 的防冲突机制。

二者防冲突机制的原理完全不同。

前者是基于BIT冲突检测协议,后者则是通过字节、帧及命令完成防冲突。

防冲突机制使非接触IC卡能进行并行操作,及在多张卡同时进入有效操作区后,可对其进行有条不紊的操作,这样就使选定卡片的数据不受其它卡数据干扰,携带有多种卡的用户可不必寻找正确的一张卡,只用算法编程,读写机具即可自动做到选取正确的一张卡进行后续操作。

这样方便了操作,提高了应用的并行性,也提高了系统的速度。

数字通信的调制方式 ASK PSK FSK QAM MSK GMSK
通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。

虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送,但如果要远距离传输时,特别是在无线或光纤信道上传输时,则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输,必须对数字信号进行载波调制。

如同传输模拟信号时一样,传输数字信号时也有三种基本的调制方式:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

它们分别对应于用载波(正弦波)的幅度、频率和相位来传递数字基带信号,可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。

理论上,数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同,它们都是属正弦波调制。

但是,数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制,而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。

在数字通信的三种调制方式(ASK、FSK、PSK)中,就频带利用率和抗噪声性能(或功率利用率)两个方面来看,一般而言,都是PSK系统最佳。

所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。

1、ASK--又称幅移键控法。

载波幅度是随着调制信号而变化的。

其最简单的形式是,载波在二进制调制信号控制下通断,这种方式还可称作通-断键控或开关键控(OOK) 。

l调制方法:用相乘器实现调制器。

l调制类型:2ASK,MASK。

l解调方法:相干法,非相干法。

MASK,又称多进制数字调制法。

在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。

但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。

与二进制数字调制系统相比,多进制数字调制系统具有如下两个特点:第一:在相同的信道码源调制中,每个符号可以携带log2M比特信息,因此,当信道频带受限时可以使信息传输率增加,提高了频带利用率。

但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。

第二,在相同的信息速率下,由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低,因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。

加宽码元宽度,就会增加信号码元的能量,也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。

二进制2ASK与四进制MASK调制性能的比较:
在相同的输出功率和信道噪声条件下,MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。

这说明MASK应用对SNR的要求比普通OOK要高。

在相同的信道传输速率下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽。

即在符号速率相同的情况下,二者具有相同的功率谱。

虽然,多电平MASK调制方式是一种高效率的传输方式,但由于它的抗噪声能力较差,尤其是抗衰落的能力不强,因而它一般只适宜在恒参信道下采用。

2、PSK--又称相移键控法,根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。

产生PSK信号的两种方法:
1)、调相法:将基带数字信号(双极性)与载波信号直接相乘的方法:
2)、选择法:用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。

两个载波相位通常相差180度,此时称为反向键控(PSK)。

S PSK =AS DIG (T)COS(W 0 T+O 0 ) 式中:S DIG (T)=1或-1
l解调方法:只能采用相干解调。

l类型:二进制相移键控(2PSK),多进制相移键控(MPSK)。

3、FSK--又称频移键控法。

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。

在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。

l调制方法:2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK以调信号之和。

l解调方法:相干法和非相干法。

l类型:二进制移频键控(2FSK),多进制移频键控(MFSK)。

在上述三种基本的调制方法之外,随着大容量和远距离数字通信技术的发展,出现了一些新的问题,主要是信道的带宽限制和非线性对传输信号的影响。

在这种情况下,传统的数字调制方式已不能满足应用的需求,需要采用新的数字调制方式以减小信道对所传信号的影响,以便在有限的带宽资源条件下获得更高的传输速率。

这些技术的研究,主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。

多进制调制,是提高频谱利用率的有效方法,恒包络技术能适应信道的非线性,并且保持较小的频谱占用率。

从传统数字调制技术扩展的技术有最小移频键控(MSK)、高斯滤波最小移频键控(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、正交频分复用调制(OFDM)等等。

4、QAM--又称正交幅度调制法。

在二进制ASK系统中,其频带利用率是1bit/s·Hz,若利用正交载波调制技术传输ASK信号,可使频带利用率提高一倍。

如果再把多进制与其它技术结合起来,还可进一步提高频带利用率。

能够完成这种任务的技术称为正交幅度调制(QAM)。

它是利用正交载波对两路信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的。

通常有二进制 QAM,四进制QAM(16QAM),八进制QAM(64QAM),……等。

5、MSK--又称最小移频键控法。

当信道中存在非线性的问题和带宽限制时,幅度变化的数字信号通过信道会使己滤除的带外频率分量恢复,发生频谱扩展现象,同时还要满足频率资源限制的要求。

因此,对己调信号有两点要求,一是要求包络恒定;二是具有最小功率谱占用率。

因此,现代数字调制技术的发展方向是最小功率谱占有率的恒包络数字调制技术。

现代数字调制技术的关键在于相位变化的连续性,从而减少频率占用。

近年来新发展起来的技术主要分两大类:一是连续相位调制技术(CPFSK),在码元转换期间无相位突变,如MSK,GMSK等;二是相关相移键控技术(COR-PSK),利用部分响应技术,对传输数据先进行相位编码,再进行调相(或调频)。

MSK(最小频移键控)是移频键控FSK的一种改进形式。

在FSK方式中,每一码元的频率不变或者跳变一个固定值,而两个相邻的频率跳变码元信号,其相位通常是不连续的。

所谓MSK方式,就是FSK信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式。

可以看成是调制指数为0.5的一种CPFSK信号。

实现MSK调制的过程为:先将输入的基带信号进行差分编码,然后将其分成I、Q两路,并互相交错一个码元宽度,再用加权函数cos(πt/2Tb)和sin(πt/2Tb)分别对I、Q两路数据加权,最后将两路数据分别用正交载波调制。

MSK使用相干载波最佳接收机解调。

6、GMSK--又称高斯滤波最小移频键控法。

是使用高斯滤波器的连续相位移频键控,它具有比等效的未经滤波的连续相位移频键控信号更窄的频谱。

在GSM系统中,为了满足移动通信对邻信道干扰的严格要求,采用高斯滤波最小移频键调制方式(GMSK),该调制方式的调制速率为270833Kbit/sec,每个时分多址TDMA 帧占用一个时隙来发送脉冲簇,其脉冲簇的速率为33.86Kbs。

它使调制后的频谱主瓣窄、旁瓣衰落快,从而满足GSM系统要求,节省频率资源。

射频识别数据传输
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,如图1所示。

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)。

图1 射频识别系统的基本通信结构框图
在图1中,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,这样的处理包括了对信息提供某种程度的保护,以防止信息受干扰或相碰撞,以及对某些信号特性的蓄意改变。

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。

射频识别系统信道的传输介质为磁场(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,恢复成原来的信息,并识别和纠正传输错误。

1.RFID数据传输常用编码格式
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、米勒(Miller)编码利差动编码。

(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”,如图2所示。

图2 NRZ编码
此码型不宜传输,有以下原因:(a)有直流,一般信道难于传输零频附近的频率分量;(b)收端判决门限与信号功率有关,不方便使用;(G)不能直接用来提取位同步信号,因为在NRZ中不含位同步信号频率成分;(d)要求传输线有一根接地。

(2)曼彻斯特(Manchester)编码
曼彻斯特编码也被称为分相编码(Split-Phase 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,在半个位周期时的负跳变表示二进制“1”,半个位周期时的正跳变表示二进制“0″,如图3所示。

图3 曼彻斯特编码
曼彻斯特编码在采用负载波的负载调制或者反向散射调制时,通常用于从电子标签到读写器的数据传输,因为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,接收的上升边和下降边互相抵消,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(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”,如图4所示。

单极性归零编码可用来提取位同步信号。

图4 单极性归零编码
(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”,如图5所示。

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。

图5 差动双相编码
(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”。

位周期开始时产生电平交变,如图6所示。

因此,对接收器来说,位节拍比较容易重建。

图6 米勒编码
(6)差动编码
差动编码中,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,如图7所示。

用XOR门的D触发器就能很容易地从NRZ信号中产生差动编码,具体电路如图8所示。

图7 差动编码
图8 从NRZ编码产生差动编码
2.选择编码方法的考虑因素
在REID系统中,由于使用的电子标签常常是无源的,市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T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发生。

在RFD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,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,而且便于电子标签从接收到的码中提取时钟信息患。

在实际的数据传输中,由于信道中干扰的存在,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。

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