RFID 编码与调制

密勒码编码规则
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
bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变
0
bit i的起始位置不跳变，中间位置不跳变
a
11
•RFID中常用的编码方式及编解码器
•
数据
1
0
1
1
0
0
1
0
数据时钟
NRZ
倒相的 曼彻斯特码
密勒码
10 0 00 1 10 0 0 11 1 00 0
Logic-0 触发器输出 （脉冲 P 复零，识别到逻
辑零时为高）
δ
δ
δ
p
p
p
0
0
1
1
δ
p
0
1
解
码
时
序
波
形
图
0
示 时序 y
通信结束
例
仍为高
END 信号
a
关闭
16
使能
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。
编码和调制
a
1
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。
a
2
无线通信频段划分
a
3
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
来自百度文库
•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
a
4
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。
5V
5V
D1
D2
PR
D
Q
PR
CLK
Q
FSK 信号
7474
CLK
Q
1
7474
数据输出
非
D
Q
CL
CL
1
R 非
125kHz 时钟
Reset
Q7
CLK 10 进计数器 4017
CLKen
单稳 74121
至 MCU
FSK解调电路原理图
a
20
• 脉冲调制
• FSK解调工作原理如下：
•
•
触发器D1将输入FSK信号变为窄脉冲。
解码
数据寄存
输出
解码结束
结束 信号
修正密勒码解码器原理框图
a
15
• 修正密勒码解码
Pause
0
1
修正密勒码输入
起始位
1
0
1
0
通信结束
0
时序 y
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）
sin / 2
A /2
A Sa / 2
a
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
a
8
• RFID中常用的编码方式及编解码器
• 曼彻斯特（Manchester）码
7486
编码控制
数据
异
CLK
a
17
• 脉冲调制 • 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
a
18
• 脉冲调制
• FSK调制
射频载波 fc
fc/8 门电路 1 分
频
器
fc/5
门电路 2
数据 NRZ 码
FSK 输出
数据 NRZ 码
移相π
FSK实现的原理框图
a
19
• 脉冲调制
• FSK解调
或
PR
D
Q
2CLK
7404 1
74HC74
CLK
Q
输出
CL 非门
VCC
编码器电路
a
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
74HC74 Q （输出）
1
0
0
a
10
•RFID中常用的编码方式及编解码器 • 密勒（Miller）码
bit(i1) × 0 1
触发器D1采用74HC74，当端为高时，FSK上
跳沿将Q端置高，但由于此时为低，故CL端
为低，又使Q端回到低电平。Q端的该脉冲
使十进计数器4017复零并可重新计数。
a
21
• 脉冲调制 • PSK1和PSK2
数据 NRZ 码
0
0
1
1
PP
PP
PSK1
PP
P
PP
PSK2
P
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。
• 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。
a
5
数字基带信号
a
6
• 数字基带信号的频谱
g(t)
G(w)
0
t
2
2
2π
τ
w
2π
0
τ
4π τ
（a）单个脉冲波形
g
t
A
0
t
2 其他
（b）单个脉冲的频谱
波形
G g ( t ) e j t d t
a
22
• PSK调制电路
参考 脉冲波
门电路 1
倒相器
移相π （倒相）
门电路 2
选择相位法电路框图
数据
NRZ 码
PSK 输出
a
23
5V
5V
125kHz 基准信号
异或 1
PR
CLK D2
Q
PR
至 MCU
D
D3
Q
7474
• PSK解调5V电路
104
f Hz
105
106
125kHz
107
108
109
1010
1011
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）。
使能
e
a
b 异或
128 分频
a 数据时钟
编码器
c 计数器
d 修正密勒码 输出
（a）修正密勒码编码器原理框图
13.56MHz
b
0
0
1
1
0
1
0
0
c
d
Z
Z
e
X
X
Y
X
Y
Z
Y
（b）波形a图示例
14
• 修正密勒码解码
修正密勒码
输入
解码开始
使能
脉冲形成
时钟电路
数据 CLK
CLK（13.56MHz）
内部数据 产生
密勒码波形及与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系
a
12
•RFID中常用的编码方式及编解码器 • 密勒（Miller）码
曼彻斯特码
非门 1
PR
CLK
Q
7474
编码控制 密勒码输出
D
Q
CL
VCC
用曼彻斯特码产生密勒码的电路
a
13
• 修正密勒码编码器，假设输出数据为01 1010
数据 NRZ 码 输入
13.56MHz 时钟