RFID 编码与调制
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rfid阅读器信号的调制方案是1
rfid阅读器信号的调制方案是1无线射频识别（RFID）技术是一种通过无线电波进行物体识别的技术。
它通过将标签中嵌入的芯片和天线与读写器进行通信，实现对物体的追踪和管理。
在RFID系统中，调制是对信号的编码和解码过程，是实现数据传输和通信的关键环节之一。
本文将介绍RFID阅读器信号调制的方案1，重点讨论信号的编码和解调原理。
一、调制方案概述在RFID系统中，调制方案是确定数据如何编码和解码的规则和方式。
调制方案的选择直接影响到系统的可靠性、带宽利用率和抗干扰能力。
对于RFID阅读器信号的调制方案1，我们采用一种基于幅度调制（AM）的方案，即将数字信号转换为不同幅度的模拟信号进行传输。
二、编码原理编码是将数字信号转换为模拟信号的过程，采用不同的调制方式可以实现不同的编码效果。
在方案1中，我们采用脉冲振幅调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）的方式对信号进行编码。
PAM编码的原理是将数字信号分为若干个离散的数字幅度水平，每个数字幅度对应一个模拟信号的振幅。
当数字信号为1时，对应的模拟信号振幅为正；当数字信号为0时，对应的模拟信号振幅为零。
通过这种方式，可以实现对数字信号的有效编码和传输。
三、解调原理解调是将模拟信号转换为数字信号的过程，对应于编码过程的逆过程。
在方案1中，我们采用脉冲振幅调制解调（Pulse Amplitude Demodulation，PAD）的方式对信号进行解调。
PAD解调的原理是通过检测模拟信号的振幅变化来还原数字信号。
当模拟信号振幅为正时，我们判断为数字信号为1；当模拟信号振幅为零时，我们判断为数字信号为0。
通过这种方式，可以实现对模拟信号的有效解调和数字信号的还原。
四、方案1的优势和应用相比其他调制方案，方案1具有以下几个优势：1. 简单而高效：方案1采用基于幅度调制的方式，编码和解调过程相对简单，可以实现高效的数据传输和通信。
2. 抗干扰能力强：方案1通过对振幅的调制和解调，可以有效抑制信号噪声和干扰，提高系统的抗干扰能力。
RFID标签芯片原理与设计——调制与编码
212/424/848K速率下1个比特周期共有4/2/1个副载波 与逻辑1相位相同 32个副载波
互相反相
反相，逻辑0相位
互相反相
反相，逻辑0相位
互相反相
反相，逻辑0相位
RFID标签芯片编码——TypeB
阅读器与标签之间编码的时序关系 帧格式
RFID标签芯片编码——TypeB
14443-B协议帧的开始SOF 14443-B协议帧结束
RFID标签芯片编码——15693
传输速率
使用何种数据速率是由阅读器发送过来的标志位决定，如下表所示， 可使用两种速率，低速率和高速率。另外使用NXP定制的快速防冲突 Fast inventory命令时，速率是标准模式的两倍速率，只限单副载波。 提示：速率越快，功耗越大，读写距离越短
为了提高读写距离，可将速率设置成最低速率
1.
单副载波表示的逻辑0；
2.
24个频率为fc/32的脉冲；
3.
非调制时间768/fc（约56.64us）。
RFID标签芯片编码——15693
使用双副载波时的SOF
SOF由以下三部分组成：
1.
27个频率为fc/28的脉冲（约484.28kHZ）；
2.
24个频率为fc/32的脉冲（约423.75kHZ）；
一般可概括为如下图所示的模型：
图1 通信系统模型
RFID标签芯片编码与调制
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信 源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信
道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
互相反相
反相，逻辑0相位
互相反相
反相，逻辑0相位
互相反相
反相，逻辑0相位
RFID标签芯片编码——TypeB
阅读器与标签之间编码的时序关系 帧格式
RFID标签芯片编码——TypeB
14443-B协议帧的开始SOF 14443-B协议帧结束
RFID标签芯片编码——15693
传输速率
使用何种数据速率是由阅读器发送过来的标志位决定，如下表所示， 可使用两种速率，低速率和高速率。另外使用NXP定制的快速防冲突 Fast inventory命令时，速率是标准模式的两倍速率，只限单副载波。 提示：速率越快，功耗越大，读写距离越短
为了提高读写距离，可将速率设置成最低速率
1.
单副载波表示的逻辑0；
2.
24个频率为fc/32的脉冲；
3.
非调制时间768/fc（约56.64us）。
RFID标签芯片编码——15693
使用双副载波时的SOF
SOF由以下三部分组成：
1.
27个频率为fc/28的脉冲（约484.28kHZ）；
2.
24个频率为fc/32的脉冲（约423.75kHZ）；
一般可概括为如下图所示的模型：
图1 通信系统模型
RFID标签芯片编码与调制
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信 源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信
道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
物联网RFID-编码与调制
物联网RFID-编码与调制物联网 RFID 编码与调制在当今数字化的时代，物联网（Internet of Things，简称 IoT）正以前所未有的速度改变着我们的生活和工作方式。
作为物联网的关键技术之一，RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）发挥着至关重要的作用。
而在 RFID 系统中，编码与调制则是实现高效、准确数据传输的核心环节。
让我们先来了解一下什么是 RFID 。
简单来说，RFID 是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。
RFID 系统通常由标签（Tag）、阅读器（Reader）和后端数据库组成。
标签附着在被识别的物体上，存储着相关的信息；阅读器用于读取标签中的信息，并将其传输到后端数据库进行处理和分析。
在这个过程中，编码与调制就像是信息传递的“使者”。
编码是将数据转换为特定的符号序列，以便在传输过程中能够准确无误地表示和识别。
而调制则是将编码后的符号序列加载到射频信号上，使其能够在空间中传播。
常见的 RFID 编码方式有多种，比如曼彻斯特编码、米勒编码等。
曼彻斯特编码的特点是在每个时钟周期的中间都有跳变，从高电平到低电平表示“0”，从低电平到高电平表示“1”。
这种编码方式的优点是自同步性好，即在接收端可以很容易地根据编码的跳变恢复出时钟信号，从而准确地解析数据。
米勒编码则是在“1”的中间有跳变，“0”的中间没有跳变。
它在保持一定同步性的同时，减少了信号的变化次数，从而降低了能量消耗。
除了上述两种编码方式，还有脉冲间隔编码、脉冲位置编码等。
不同的编码方式在数据传输速率、抗干扰能力、能量消耗等方面都有各自的特点，因此在实际应用中需要根据具体的需求进行选择。
接下来我们再看看调制。
RFID 系统中常用的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
振幅键控（ASK）是通过改变射频信号的幅度来表示数字信息。
RFID的编码调制技术ppt课件
2、通信系统分类 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把
通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
图4 模拟通信系统模型
可见，在模拟通信系统中，发送设备简化为调制器，接收设 备简化为解调器，主要是强调在模拟通信系统中调制的重要 作用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（3）单极性归零编码（Unipolar RZ）
当发码1时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间 宽度，即发出一个窄脉冲
当发码0时，完全不发送电流。 单极性归零编码可用来提取位同步信号。
✓RFID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（RZ）编码、差 动双相（DBP）编码、密勒（Miller）编码和差动编码。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一般可概括为如下图所示的模型：
图1 通信系统模型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如 麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
图4 模拟通信系统模型
可见，在模拟通信系统中，发送设备简化为调制器，接收设 备简化为解调器，主要是强调在模拟通信系统中调制的重要 作用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（3）单极性归零编码（Unipolar RZ）
当发码1时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间 宽度，即发出一个窄脉冲
当发码0时，完全不发送电流。 单极性归零编码可用来提取位同步信号。
✓RFID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（RZ）编码、差 动双相（DBP）编码、密勒（Miller）编码和差动编码。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一般可概括为如下图所示的模型：
图1 通信系统模型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如 麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
物联网RFID-编码与调制
7.2 RFID信源编码方法
曼彻斯特编码器电路
曼彻斯特编码的特点
7.2 RFID信源编码方法
曼彻斯特编码的特点 曼彻斯特编码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。这是因为在比特长度内，“没有变化”的状态是不允许的。当多个标签同时发送的数据位有不同值时，则接收的上升边和下降边互相抵消，导致在整个比特长度内是不间断的负载波信号，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。 曼彻斯特编码由于跳变都发生在每一个码元中间，接收端可以方便地利用它作为同步时钟。因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
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。
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。
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
编码与调制
单/击/此/处/添/加/副/标/题
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。
物联网：射频识别(RFID)原理及应用 第5章 RFID中的编码与调制技术(53页)
改进后的电路如图5-5所示，该电路的特点是采用了一个 D触 发 器 74HC74， 从 而 消 除 了 尖 峰 脉 冲 的 影 响 。 在 图 5 - 5所 示 的 电 路 中 ， 需 要 一 个 数 据 时 钟 的 2倍 频 信 号 2CLK。 在 RFID中，2CLK信号 可以从载波分频获得。
图5-4 简单异或的缺陷来自5-5 编码器电路图5-6 曼彻斯特码编码器时序波形图示例
（3）软件实现方法 ① 编码。
通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图5-7 所 示 ， 起 始 位 采 用 1码 ， 结 束 位 采 用 无 跳 变 低 电 平 。
图5-7 数据传输的信息块格式
当 输 出 数 据 1的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 10；当 输 出 数 据 0的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 01；结束位的 对 应 NRZ码 为 00。 对 应 的 编 码 示 意 图 如 图 5 - 8所 示 。
1．基带信号和宽带信号
传输数字信号最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来 表示二进制数字1和0。这样形成的数字信号的频率成分从 0开始 一直扩展到很高，这个频带是数字电信号本身具有的，这种信号 称为基带信号。直接将基带信号送入信道传输的方式称为基带传 输方式。
2．数字基带信号的波形
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变 换。以下以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。 图 5 - 1为 4种 数 字 矩 形 码 的 脉 冲 波 形 。
（ 3 ） 单 边 带 调 幅 （SSBSC）
DSBSC信 号 的 两 个 边 带 是 完 全 对 称 的 ， 每 个 边 带 都 携 带 了 相 同的调制信号信息。从节省频带的角度出发，只需要发射一个边 带（上边带或下边带），因此得到单边带调幅。单边带信号的带 宽 与 AM信 号 、 DSBSC信 号 相 比 ， 其 缩 减 了 50%，且功率利用率提 高了一倍。
图5-4 简单异或的缺陷来自5-5 编码器电路图5-6 曼彻斯特码编码器时序波形图示例
（3）软件实现方法 ① 编码。
通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图5-7 所 示 ， 起 始 位 采 用 1码 ， 结 束 位 采 用 无 跳 变 低 电 平 。
图5-7 数据传输的信息块格式
当 输 出 数 据 1的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 10；当 输 出 数 据 0的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 01；结束位的 对 应 NRZ码 为 00。 对 应 的 编 码 示 意 图 如 图 5 - 8所 示 。
1．基带信号和宽带信号
传输数字信号最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来 表示二进制数字1和0。这样形成的数字信号的频率成分从 0开始 一直扩展到很高，这个频带是数字电信号本身具有的，这种信号 称为基带信号。直接将基带信号送入信道传输的方式称为基带传 输方式。
2．数字基带信号的波形
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变 换。以下以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。 图 5 - 1为 4种 数 字 矩 形 码 的 脉 冲 波 形 。
（ 3 ） 单 边 带 调 幅 （SSBSC）
DSBSC信 号 的 两 个 边 带 是 完 全 对 称 的 ， 每 个 边 带 都 携 带 了 相 同的调制信号信息。从节省频带的角度出发，只需要发射一个边 带（上边带或下边带），因此得到单边带调幅。单边带信号的带 宽 与 AM信 号 、 DSBSC信 号 相 比 ， 其 缩 减 了 50%，且功率利用率提 高了一倍。
RFID标签芯片原理与设计——调制与编码
EOF由以下三部分组成： 1. 单副载波表示的逻辑0； 2. 24个频率为fc/32的脉冲； 3. 非调制时间768/fc（约56.64us）。
RFID标签芯片编码——15693
使用双副载波时的SOF
SOF由以下三部分组成： 1. 27个频率为fc/28的脉冲（约484.28kHZ）； 2. 24个频率为fc/32的脉冲（约423.75kHZ）； 3. 双副载波表示的逻辑1。
RFID标签芯片编码与调制
信号编码系统是对要传输的信息进行编码，以便传输信号
能够尽可能最佳的与信道相匹配，防止信息干扰或发生碰 撞。
调制器用于改变高频载波信号，即使得载波信号的振幅、
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）。 解调器用于解调获取信号，以便再生基带信号。
RFID标签芯片编码与调制
3、RFID系统的基本通信模型
RFID系统的基本通信模型
按读写器到电子标签的数据传输方向，RFID系统的通信模型主要由
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）组成。 RFID系统最终要完成的功能是对数据的获取，这种在系统内的数据 交换有两个方面的内容：RFID读写器向RFID电子标签方向的数据传输 和RFID电子标签向RFID读写器方向的数据传输。
RFID标签芯片编码——15693
使用单副载波时的位编码方式
设计要点：产生副载波，后半部分与低电平相与
Байду номын сангаас
设计要点：产生副载波，前半部分与低电平相与
RFID标签芯片编码——15693
(射频识别技术及应用)编码和调制
标准化和互操作性的提高
未来，射频识别技术将更加标准化，不同厂商的设备将能够更好地 互操作，提高整个系统的效率和可靠性。
物联网和智能制造的推动
随着物联网和智能制造的快速发展，射频识别技术将在物流、生产 制造等领域得到更广泛的应用，推动技术的进一步发展。
技术挑战与解决方案
01 02
信号干扰和噪声问题
在复杂的环境中，射频识别信号可能会受到其他信号的干扰和噪声的影 响，导致识别精度下降。解决方案包括采用更先进的信号处理技术和算 法，以及优化标签和读写器的设计。
隐私和安全问题
射频识别技术涉及到个人信息和隐私保护的问题。需要采取有效的安全 措施和技术手段，保护用户隐私和数据安全。
03
技术标准和规范不统一
目前射频识别技术的标准和规范还不够统一，导致不同厂商的设备互操
作性差。需要加强技术标准和规范的制定和推广，促进技术的标准化和
互操作性。
技术应用前景
1 2 3
天线用于传输射频信号，实现标签与 读写器之间的通信。
03
编码技术
编码方式
线性编码
将数据以线性方式编码成一系列的码元，每个码 元由若干位组成，代表不同的信息。
循环编码
将数据按照一定的循环规则进行编码，使得数据 在传输过程中具有一定的抗干扰能力。
哈希编码
将数据通过哈希函数转换成固定长度的哈希值， 用于快速查找和验证数据的完整性。
医疗器械管理
射频识别技术可以自动识别医疗器械的型号、规格和使用状态等信 息，方便管理。
药物管理
通过射频识别技术，可以自动识别药物的名称、剂量和使用方法等信 息，提高药物管理的准确性和安全性。
06
结论
技术发展前景
编码和调制技术的不断进步
未来，射频识别技术将更加标准化，不同厂商的设备将能够更好地 互操作，提高整个系统的效率和可靠性。
物联网和智能制造的推动
随着物联网和智能制造的快速发展，射频识别技术将在物流、生产 制造等领域得到更广泛的应用，推动技术的进一步发展。
技术挑战与解决方案
01 02
信号干扰和噪声问题
在复杂的环境中，射频识别信号可能会受到其他信号的干扰和噪声的影 响，导致识别精度下降。解决方案包括采用更先进的信号处理技术和算 法，以及优化标签和读写器的设计。
隐私和安全问题
射频识别技术涉及到个人信息和隐私保护的问题。需要采取有效的安全 措施和技术手段，保护用户隐私和数据安全。
03
技术标准和规范不统一
目前射频识别技术的标准和规范还不够统一，导致不同厂商的设备互操
作性差。需要加强技术标准和规范的制定和推广，促进技术的标准化和
互操作性。
技术应用前景
1 2 3
天线用于传输射频信号，实现标签与 读写器之间的通信。
03
编码技术
编码方式
线性编码
将数据以线性方式编码成一系列的码元，每个码 元由若干位组成，代表不同的信息。
循环编码
将数据按照一定的循环规则进行编码，使得数据 在传输过程中具有一定的抗干扰能力。
哈希编码
将数据通过哈希函数转换成固定长度的哈希值， 用于快速查找和验证数据的完整性。
医疗器械管理
射频识别技术可以自动识别医疗器械的型号、规格和使用状态等信 息，方便管理。
药物管理
通过射频识别技术，可以自动识别药物的名称、剂量和使用方法等信 息，提高药物管理的准确性和安全性。
06
结论
技术发展前景
编码和调制技术的不断进步
《rfid原理及应用》第3章编码和调制
《RFID技术基础》
添加副标题
汇报人姓名
数据和信号
3 编码和调制
数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本或字符串。在射频识别应答器中存放的数据是数字数据 。
02
数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，例如，语音、温度、压力等。
01
*
数据和信号
3 编码和调制
*
3 编码和调制
脉冲调幅波
*
3 编码和调制
数字调制ASK方式的实现
国际标准ISO 14443的负载调制测试用的PICC电路
01
02
*
3 编码和调制
数字调制ASK方式的实现
国际标准ISO 14443的负载调制测试用的PICC电路
应答器谐振回路由线圈L和电容器CV1组成，其谐振电压经桥式整流器VD1~VD4整流，并用齐纳二极管VD5稳压在3 V左右。副载波信号（874 kHz）可通过跳线选择Cmod1或Rmod1进行负载调制。由曼彻斯特码或NRZ码进行ASK或BPSK副载波调制。
3 编码和调制
3 编码和调制
3 编码和调制
3 编码和调制
RFID中常用的编码方式及编解码器 密勒（Miller）码
密勒码编码规则
bit(i-1)
bit i
密勒码编码规则
×
1
bit i的起始位置不变化，中间位置跳变
0
0
bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变
1
0
bit i的起始位置不跳变，中间位置不跳变
曼彻斯特（Manchester）码
02
*
3 编码和调制
RFID应用及原理 第六章 RFID系统的编码、调制与解调解读
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 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该基本通信模 型相类似的结构。
• 按照从读写器到电子标签的数据传输方向，呈现出以下基 本结构（从电子标签到读写器的数据传输与此类似），
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.2、基带中的编码
• 常用的数据编码方式有反向不归零编码（NRZ，Non Return Zero）、曼彻斯特编码（Manchester）、单极性归 零编码（Unipolar RZ）、差动双相编码（DBP）、米勒编 码（Miller）、变形米勒编码、差动编码、脉冲--间歇编码 、脉冲位置编码（PPM，Pulse Position Modulation）等方 式。 • 下面对这些编码方式进行简单地介绍，假设这些码型是以 矩形脉冲为基础的，且消息代码由二进制符号0、1组成。
• 调制和解调过程对通信系统是至关重要的，因为调制解调ห้องสมุดไป่ตู้方式在很大程度上决定了系统可能达到的性能。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.3、模拟调制与解调
• 调制的基本作用是频率搬移。概括起来，调制主要有如下几个 目的： ① 频率搬移。调制把基带信号频谱搬移到一定的频率范围，以适 应信道传输要求。 ② 实现信道复用。一般每个被传输信号占用的带宽小于信道带宽 ，因此，一个信道同时只传一个信号是很浪费的，此时信道工 作在远小于其传输信息容量的情况下。然而通过调制，使各个 信号的频谱搬移到指定的位置，从而实现在一个信道里同时传 输许多信号。
图6 射频识别系统的基本通信结构框图
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
物联网RFID-编码与调制
物联网RFID-编码与调制物联网RFID-编码与调制1.简介在物联网中，RFID（无线射频识别）技术被广泛应用于物品的追踪和管理中。
RFID系统由读取器和标签组成，其中读取器通过无线电波与标签进行通信。
编码与调制是RFID技术中关键的部分，它决定了RFID系统的性能和可靠性。
2.编码技术编码技术用于将数据转换为RFID标签可以识别和处理的形式。
常用的编码技术包括以下几种：2.1.Manchester 编码Manchester编码是一种常用的数字编码技术，它将每个输入比特位转换为两个时间间隔相等的信号。
其中一个信号表示逻辑高电平，另一个信号表示逻辑低电平。
ler 编码Miller编码是另一种常用的编码技术，它将每个输入比特位转换为三个时间间隔相等的信号。
Miller编码通过改变信号的相位来表示逻辑高和逻辑低。
3.调制技术调制技术用于将编码后的数据转换为能够在无线电波中传输的信号。
常用的调制技术包括以下几种：3.1.ASK（Amplitude Shift Keying）ASK调制是一种简单的调制技术，它将数据转换为不同幅值的无线电信号。
通过改变信号的幅值，可以表示不同的数据。
3.2.FSK（Frequency Shift Keying）FSK调制是一种调制技术，它将数据转换为不同频率的无线电信号。
通过改变信号的频率，可以表示不同的数据。
4.法律名词及注释●RFID：无线射频识别，是一种通过射频信号进行远程物品识别和追踪的技术。
●编码：将数据转换为特定形式的过程，以便在RFID系统中进行识别和处理。
●调制：将编码后的数据转换为能够在无线电波中传输的信号的过程。
5.附件本文档涉及的附件包括：1.RFID标准文档2.编码与调制实验报告3.RFID系统示意图。
RFID系统的编码调制与解调
在射频通信中，必须将原始信号（基带信号）调制到射频载波上。其 原因是：
（1）在无线系统中，只有当天线尺寸与波长可以比拟时才能有效地辐 射射频功率。
（2）在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效的屏蔽，使得高频信 号不致于泄漏。
（3）国际上，对于无线频谱有严格的管理和分配。在频谱拥挤的情况 下，无线电高频可以提供较大的通信容量。
00
脉冲在第一个时间段表示“00”；
脉冲在第二个时间段表示“01”；
01
脉冲在第三个时间段表示“10”；
脉冲在第四个时间段表示“11”。
10
11
第二节 调制与解调
调ห้องสมุดไป่ตู้ 用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量 随基带信号的变化而变化。
大多数数字通信系统中，选择正弦信号作为载波。因为正弦信号 形式简单，便于产生和接收。
（3）单极性归零（Unipolar RZ）编码
单极性归零编码在第一个半比特周期中的高电平表示二进 制“1”，而持续整个比特周期内的低电平表示二进制“0”。
单极性归零编码可用来提取位同步信号。
101 10010100101 1
（4）差动双相（DBP）编码
差动双向编码在半个比特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”。
曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase Coding）。 某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变化（上升
/下降）来表示的，在半个比特周期时的负跳变表示二进制“1”， 半个比特周期时的正跳变表示二进制“0”。
1011001 0100 101 1
（2）曼彻斯特（Manchester）编码
数字调制一般有调幅、调频和调相三种基本形式。 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端对载波信
（1）在无线系统中，只有当天线尺寸与波长可以比拟时才能有效地辐 射射频功率。
（2）在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效的屏蔽，使得高频信 号不致于泄漏。
（3）国际上，对于无线频谱有严格的管理和分配。在频谱拥挤的情况 下，无线电高频可以提供较大的通信容量。
00
脉冲在第一个时间段表示“00”；
脉冲在第二个时间段表示“01”；
01
脉冲在第三个时间段表示“10”；
脉冲在第四个时间段表示“11”。
10
11
第二节 调制与解调
调ห้องสมุดไป่ตู้ 用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量 随基带信号的变化而变化。
大多数数字通信系统中，选择正弦信号作为载波。因为正弦信号 形式简单，便于产生和接收。
（3）单极性归零（Unipolar RZ）编码
单极性归零编码在第一个半比特周期中的高电平表示二进 制“1”，而持续整个比特周期内的低电平表示二进制“0”。
单极性归零编码可用来提取位同步信号。
101 10010100101 1
（4）差动双相（DBP）编码
差动双向编码在半个比特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”。
曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase Coding）。 某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变化（上升
/下降）来表示的，在半个比特周期时的负跳变表示二进制“1”， 半个比特周期时的正跳变表示二进制“0”。
1011001 0100 101 1
（2）曼彻斯特（Manchester）编码
数字调制一般有调幅、调频和调相三种基本形式。 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端对载波信
第3讲RFID的编码调制和校验
注：ISO18000-6 typeA 由标签向阅读器的数据发送采用FM0 编码
5、PIE编码
PIE（Pulse interval encoding）编码的全称为脉冲宽度编码，原理 是通过定义脉冲下降沿之间的不同时间宽度来表示数据。
在该标准的规定中，由阅读器发往标签的数据帧由SOF（帧开始信 号）、EOF（帧结束信号）、数据0和1组成。在标准中定义了一个名 称为“Tari”的时间间隔，也称为基准时间间隔，该时间段为相邻两 个脉冲下降沿的时间宽度，持续为25μs。
00001 00010 00100 00111 01000 01011 01101 01110 10000 10011 10101 10110 11001 1107位信息码组为C7C6C5C4C3C2C1, 校验码为C0 ,则对偶校验, 当 满足 C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝0 …… （1） 时, 为合法码; 对奇校验, 当满足 C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0 ＝1 ……（2） 时, 为合法码。这里的⊕表示模2相加。 对于偶校验, 合法码字应满足
二、RFID调制
1、脉冲调制 将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉 冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。
主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。
FSK
数据时钟
数据 NRZ 码
0
0
1
1
0
FSK 脉冲 f0 f0 f1 f1
FSK脉冲调制波形
13
PSK1和PSK2
数据 NRZ 码 PP PSK1 P PSK2 P PP PP PP 0 0 1 1 PP
3、副载波调制与解调
在RFID系统中，副载波的调制方法主要应用在频率 为13.56MHz的RFID系统中，而且仅是在从电子标签向 阅读器的数据传输中采用。
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11
•RFID中常用的编码方式及编解码器 •
数据 数据时钟 1 0 1 1 0 0 1 0
NRZ 倒相的 曼彻斯特码
密勒码
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
密勒码波形及与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系
12
•RFID中常用的编码方式及编解码器 • 密勒（Miller）码
编码控制 非门 曼彻斯特码 1 CLK 7474 D CL VCC
（b）波形图示例
14
• 修正密勒码解码
修正密勒码 输入 解码开始 使能 数据 CLK
脉冲形成
时钟电路
内部数据 产生
数据寄存
解码 输出
CLK（13.56MHz） 解码结束
结束 信号
修正密勒码解码器原理框图
15
• 修正密勒码解码
Pause 修正密勒码输入 起始位 使能信号 CLK （13.56MHz） 数据时钟 脉冲形成 电路输出 data-reg(0)触发器输出 （脉冲 P 置 1，数据时钟 下降沿翻转） 解码数据 （数据时钟上升沿采样） Logic-0 触发器输出 （脉冲 P 复零，识别到逻 辑零时为高） END 信号 0 0 1 1 0 1 0 时序 y 0 1 1 0 1 0 通信结束 时序 y 0
g (t )e jt dt
7
• RFID中常用的编码方式及编解码器 • 曼彻斯特（Manchester）码
数据时钟 CLK NRZ 码数据 1 0 0 1 1 0
曼彻斯特码
8
• RFID中常用的编码方式及编解码器 • 曼彻斯特（Manchester）码
编码控制 7486 数据 CLK 异 或 7404 2CLK 1 非门 VCC CLK CL
22
• PSK调制电路
参 考 脉冲波 门电路 1 倒相器 数据 NRZ 码
PSK 输出
移相π （倒相）
门电路 2
选择相位法电路框图
23
5V 125kHz 基准信号 PR 异或 1 CLK D2 7474 Q D
5V PR D3 7474 Q 至 MCU
• PSK解调电路 • 阅读器能正确将PSK调制信号变换为NRZ 码的关键。
信道
• 对在给定条件，给定通信路径或信道上的数据 传输速率称为信道容量。 数据传输速率=码元传输速率×log2M • 波特率与比特率区别 • 柰氏准则（奈奎斯特），信道的最大容量C为 C=2BW log2M • 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道最大容量 C= BW log2（1＋S/N）
编码
• 信道编码——减少码元数量，降低码元速率， 也即是数据压缩；对模拟信号采样、量化、 编码，转换为数字信号，实现模拟信号的 数字化传输。 • 信道编码——数字信号可能产生误码，信道 编码具有纠错与抗干扰能力，增加可靠性， 降低有效数据率。
5V D
Q
CLK
Q
PR
CL
CL
CLK
D1
Q
5V
5V
7474
R3
D 非 门 CL 5V
1
Q
异 或 4 PR Q D4 7474 CLK
C3
异 或 2
1 2
窗口 检测 电路
R1
Q
D CL 异或 3 C2 R2 非门 1 PSK 信号
C1
24Biblioteka •设PSK信号的数据速率为fc/2（fc为射频载 波频率值125 kHz），则加至解调器的PSK信号 是125 kHz/2=62.5 kHz的方波信号。该PSK信号 进入解调器后分为两路：一路加至触发器D3的 时钟输入端（CLK），触发器D3是位值判决电 路；另一路用于形成相位差为90°的基准信号。 触发器D3的D输入端加入的是由125 kHz载波基 准形成的62.5 kHz基准方波信号，这样，若触 发器的D3的时钟与D输入端两信号相位差为 90°（或相位差不偏至0°或180°附近），则 触发器D3的Q端输出信号即为NRZ码，可供微 控制器MCU读入。
编码和调制
数据与信号
• 模拟信号在时域表现为连续的变化，在频 域其频谱是离散的。模拟信号用来表示模 拟数据。 • 数字信号是一种电压脉冲序列，数据取离 散值，通常可用信号的两个稳态电平来表 示，一个表示二进制的0，另一个表示二进 制的1。 • 信号是数据的载体，数据时信号的目的。
无线通信频段划分
ASK f1 FSK 0相 PSK π相 f2
t
t
t
31
J1 Rmod1 R3 1MΩ Cmod1 R1 L CV1 分布电容 Cmod1 J2 VCC & & 开路输出
30
R4 1MΩ R5 1MΩ
VD1 VD3
VD2
R2 1MΩ
R6 C3 10nF
VD4 100pF
VD5
Rmod1 847kHz 负载开关信号
• 数字调频和调相
二进制码 1 1 0 1 0 0 1 1
f Hz
104 105 106 107 108 109 1010 1011 125kHz 13.56MHz 869M 2.45G 433M 915M 5.8G
波段
LF
MF
HF
VHF
UHF
SHF
EHF
低频、中频、高频、甚高频、特高频、超高频、极高频 射频识别所用的频率为<135 kHz（LF）及ISM频率的13.56 MHz （HF），433 MHz（UHF），869 MHz（UHF），915 MHz（UHF）， 2.45 GHz（UHF），5.8 GHz（SHF）。
（b）触发器 D2 移相 90° 的波形图
26
• ASK调制时，其包络线与基带信号成正比， 因此采用包络检波就可以复现基带信号， 这种方法无须同频同相的副载波基准信号。
27
正弦波调制
• 正弦振荡的载波信号
v t A cos ct A cos 2πfct
vAM A0 A cos ct Am A cos c t cos c t
28
• 振幅调制模型
f(t)
vAM
• 调幅波的频域
相对 振幅 1
A0
Acosω ct
载波
1 mA 2
0
下边频
上边频
ω C-Ω
ωC
ω C+Ω
ω
29
• 数字调制ASK方式的实现 • 国际标准ISO 14443的负载调制测试用的 PICC电路
δ
p p
δ
p
δ
p
δ
通信结束
解 码 时 序 波 形 图 示 例
仍为高 关闭 使能
16
脉冲调制
• 将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串， 该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1 调制。 • 主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控 PSK。
17
• 脉冲调制 • FSK
数据时钟 数据 NRZ 码 0 0 1 1 0
Q
PR
Q
密勒码输出
用曼彻斯特码产生密勒码的电路
13
• 修正密勒码编码器，假设输出数据为01 1010
数据 NRZ 码 输入 b 编码器 异 或 c a 13.56MHz 时钟 e 13.56MHz 128 分频 数据时钟 使能 计数器 d 修正密勒码 输出
（a）修正密勒码编码器原理框图
a b c d e Z Z X X Y X Y Z Y 0 0 1 1 0 1 0 0
21
• 脉冲调制 • PSK1和PSK2
数据 NRZ 码 PP PSK1 P PSK2 P PP PP PP 0 0 1 1 PP
采用PSK1调制时，若在数据位的起始处出现上升沿或下 降沿（即出现1，0或0，1交替），则相位将于位起始处跳 变180°。而PSK2调制时，相位在数据位为1时从位起始处 跳变180°，在数据位为0时则相位不变。
FSK 脉冲 f0 f0 f1 f1
FSK脉冲调制波形
18
• 脉冲调制 • FSK调制
射频载波 fc 分 频 器
fc/8
门电路 1 数据 NRZ 码
fc/5
FSK 输出
门电路 2
数据 NRZ 码
移相π
FSK实现的原理框图
19
• 脉冲调制 • FSK解调
PR D FSK 信号
5V D1 PR
5V D2
25
数据 0 PSK 波形 （62.5kHz）
数据 1
触发器 D2 输出 判决器 D3 输出
数据 0
数据 1
（a）判决器将 PSK 信号解调为 NRZ 码的波形图
125kHz 基准方波 触发器 D1 输出 异或 1 输出
PS K 解 调 电 路 的 相 关 波 形
触发器 D2 输出 （62.5kHz）
数字基带信号
• 数字基带信号的频谱
g(t) G(w)
2
0
2
t
2π τ 2π τ
0
4π τ
w
（a）单个脉冲波形
（b）单个脉冲的频谱
g t
A 0
2 其他
t
波形
G
sin / 2 A / 2 A Sa / 2
Q
PR D 74HC74 输出
Q
编码器电路
9
曼彻斯特码编码器时序波形图示例
使能（PR 端）
2CLK
CLK
DATA（数据）
异或输出
74HC74Q
74HC74Q （输出）