第五章RFID系统的编码调制与解调
RFID知识点总结
是一种自动识别技术，它利用无线射频信号实现无接触信息传递，达到自动识别目标对象的目的。
通过射频识别传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议把任何物体与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
可分为条码识别技术、生物识别技术、图象识别技术、磁卡识别技术、 ic 识别技术、光学字符识别技术和射频识别技术等。
①抗污损能力强②安全性高③容量大④可远距离同时识别多个电子标签⑤是物联网的基石。
欧洲智能系统集成技术平台在报告中分析预测年前，被广泛应用于物流零售和制药领域， 2022 至 2022 年实现物体互联， 2022 至 2022 年，物体进入半智能化， 2022 年后物体进入全智能化。
电子标签，读写器，系统高层。
按照频率分类①低频系统 125k 赫兹②高频系统 12.56M 赫兹③微波系统 860、960M 赫兹， 2.45G、5.8G 赫兹按照耦合方式分类①电感耦合方式，②电磁反向散射方式。
电子标签又称为射频标签，应答卡或者射频卡。
电子标签是射频识别的真正数据载体，从技术角度上来说，射频技术的核心是电子标签，读写器是根据电子标签的性能而设计的，电子标签由标签专用芯片和标签天线组成。
，第二代身份证、城市一卡通、门禁卡、银行卡。
低频电子标签的工作特点：低频电子标签普通为无源标签，电子标签与读写器传输数据时，电子标签位于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通过电感耦合方式从读写器中获得。
低频频率使用自由，工作频率不受无线电管理委员会的约束，低频电波穿透力强，可穿透弱导电性物质，能在水、木材和有机物质等环境中应用。
低频电子标签普通采用普通CMOS 工艺，具有便宜省电的特点。
低频电子标签有不同的封装形式，好的封装形式有十年以上的使用寿命，微波电子标签与读写器的距离较远，普通大于一米，典型情况为4 米至 7 米，最大可达十米以上，有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的数据，可以读取高速运动物体的数据，可以同时读取多个电子标签的信息。
编码调制和解调
第23页，共42页。
3.6 脉冲调制与解调
射频载波 fc
fc/8 门电路 1 分
频
器
fc/5
门电路 2
数据 NRZ 码
数据 NRZ 码
移相π
FSK实现的原理框图
FSK 输出
第24页，共42页。
3.6 脉冲调制与解调
FSK 信号
5V
D1
PR
D
Q
7474
CLK
Q
CL
1
5V D2
PR
CLK
Q
7474
数据输出
不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有 位同步信号频率成分；
要求传输线有一根接地。
第7页，共42页。
3.2 曼彻斯特码
3. 曼彻斯特码在RFID中的应用特点
曼彻斯特编码在比特长度内，“没有变化〞的状态是 不允许的。所以，在采用负载波的负载调制或者反 向散射调制时，曼彻斯特编码通常用于从电子标签 到读写器的数据传输，以利于发现数据传输的错误 。
bit(i-1) × 0 1
密勒码编码规那么
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
第11页，共42页。
3.3 密勒码
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
第2页，共42页。
3.1 概述
2. RFID系统的信息传输方向 通信信息的传输包括读写器到标签〔前向链路〕以及 标签到读写器〔反向链路〕两个通信方向。 3. RFID中常用的编码方式 〔1〕曼彻斯特〔Manchester〕码 〔2〕密勒〔Miller〕码 〔3〕脉冲间隔编码〔Pulse Interval Encoding，PIE 〕
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。
射频识别技术与应用 专题5-RFID系统的信号调制方式》
PSK调制的仿真
PSK调制的仿真结果如右 图所示。
在图中，第一子图是二进 制的数据序列，第二子图是高 频载波信号，第三子图是第一 子图的数据序列进行变换，即 “1”的数值不变，“0”的位置切换 为“-1”，第四子图是PSK调制后 的仿真结果。
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9
数字信号的优点
与模拟信号相比，数字信号具有许多优点，特别是在信号安全 性、存储方便性、信号转换方便性、物联网适用性等方面。数字信 号的安全性体现在数字信号的加解密比模拟信号的加解密容易。数 字信号存储方便性体现在易于转换成二进制数据，便于计算机存储 和信号转换。物联网适用性体现在数字信号更有利于不同对象之间 的信号传输，更适合建立复杂的传感器网络。
《专题5-RFID系统的信号调 制方式》
《射频识别技术与应用》课程
1
信号传输的系统
RFID系统的调制模式
01
03
02
目录
CATALOG
信号调制和通信模型
2
01
PART 01
第一部分
信号传输的系统
3
前言
本节将要介绍信号传输的系统的相关概念、信道、基带信号、模拟通信系统、数字通 信系统等含义和特征。
24
调制的功能
调制的基本功能是实现频移和信道复用。另外，调制频率一般 较高，工作频率越高，带宽越大，天线尺寸越小。其中，频移的作 用是将基带信号频谱移到特定的频率，使信号在特定的信道中传输。
25
信道复用
信道复用是指通过调制，将待发送的多个信号的频谱移到指定 的位置，不同信号的位置不同，使多个信号的频谱信息同时加载到 一个信道中，可以同时传输更多的目标信号。根据信息论理论，高 频占据了更大的带宽。工作频率越高，天线尺寸越小，意味着工作 频率与波长成反比，高频对应的是小波长，因此天线尺寸较小。
情境二：RFID设备安装调试：子情境3：RFID编码、调制与数据校验.
三、RFID常用的编码方法
1.编码格式
（3）单极性归零（Unipolar RZ）编码
单极性归零码，当发1码时发出正电流，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0码时，完全不发送电流。
（4） 差动双相（DBP）编码 （5）米勒（Miller）编码 （6） 差动编码
三、RFID常用的编码方法
信号调制的方法
在无线通信中，调制是指载波调制。载波调制，就是用调制信号去控制载波参 数的过程。
1）调幅
2）调频 3）调相
一、
信号与信道 编码与调制 RFID常用的编码方法 RFID常用的调制方法 RFID数据校验
二、
三、
四、
五、
三、RFID常用的编码方法
二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的1和0。按照数字编 码方式，可以将编码划分为单极性码和双极性码，单极性码使用正（ 或负）的电压表示数据；双极性码1为反转，0为保持零电平。按照信 号是否归零，还可以将编码划分为归零码和非归零码，归零码在码元
一、信号与信道
2.信道
信道可以分为两大类，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。 RFID 的信道是具有各种传播特性的空间，所以 RFID采用 无线信道。 （1）信道带宽 信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简称为带宽。
BW f 2 f1
输技术中，对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要。
（1）模拟信号和数字信号 模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度、 频率或相位随时间作连续变化。 数字信号是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个
RFID实验
的方波信号。波形虽然不是标准的正弦波，但经过末级
功放的选频网络可将波形还原成正弦波。
2.2 高频功率放大器
高频功率放大器是为应答器提供能量的电路，因此是整个
RFID系统最重要的部分。衡量功率放大器的指标有两个：
一个是要求输出功率大；一个是要求集电极的耗散功率低，
果。
在RFID系统中天线是传输能量和信息的一个关键环节。
天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功
率接收或辐射出去的装置。RFID系统包括两类天线：
阅读器天线和应答器天线。阅读器天线用于发射高频电
磁波和接收应答器返回的数据信息，应答器天线用于接
收阅读器天线发射的高频电磁波，并将磁场能转换为电
产生的交变磁场时，阅读器的电感线圈上会产生感应电
压。当距离够近，应答器天线电路所获得的能量可以供
应答器芯片正常工作时，应答器和阅读器才能进入信息
交互阶段。
电感耦合方式的射频载波频率（称为工作频率）为
应答器
RFID实验系统的工作过程是：接通阅读器电源后，高频
振荡器产生13.56MHz方波信号，经功率放大器放大后输
送到天线线圈，在阅读器的天线线圈周围会产生高频强电
磁场。当应答器线圈靠近阅读器线圈时，一部分磁力线穿
过应答器的天线线圈，通过电磁感应，在应答器的天线线
圈上产生一个高频交流电压，该电压经过应答器的整流电
电容三点式振荡器电路的特点是振荡频率可做得
较高,一般可达到100MHz以上,由于C2对高次谐波阻抗小
,使反馈电压中的高次谐波成分较小,因而振荡波形较好。
另外当振荡频率较高时，C1,C2的值很小，三极
管的级间电容就会对频率的产生影响。
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)
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。
4.2 RFID编码与调制技术(2018新)[48页]
![4.2 RFID编码与调制技术(2018新)[48页]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe0813baf12d2af90342e6ae.png)
湖南现代物流职业技术学院 主讲人：米志强
目录
1 2 3ຫໍສະໝຸດ RFID编码 RFID调制 RFID数据校验
RFID编码
揭开RFID神秘面纱——分析RFID 系统的工作原理
1．数据和信号
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。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。
通常 N=2K，K为二进制信息的位数，K=log2N。 N=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。
RFID编码
揭开RFID神秘面纱——分析RFID 系统的工作原理
2)信号传输速率：单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。
计算公式: B=1/T (Baud)
（4.2）
RFID编码
揭开RFID神秘面纱——分析RFID 系统的工作原理
2．信号的频谱和带宽
信号的带宽是指信号频谱的宽度。很多信号具有无限的带宽，但是信号的大部分能 量往往在较窄的一段频带中，这个频带称为该信号的有效带宽或带宽。
RFID编码
揭开RFID神秘面纱——分析RFID 系统的工作原理
3．传输介质 与信号可分为模拟信号和数字信号相似，信道也可以分为传送模拟信号是的模拟信 道和传送数字信号的数字信道两大类。但应注意的是，数字信号经数模变换后就可以在 模拟信道上传送，而模拟信号在经过模数变换后也可以数字信道上传送。 传输介质是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路。传输介质可以分为有 线传输介质和无线传输介质，RFID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），都属无线传输。
编码、调制与解调
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 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。
（7）差动编码
• 在差动编码中，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。
图12 差动编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（8）脉冲—间歇编码
• 对于脉冲—间歇编码来说，在下一脉冲前的暂停持续时间t 表示二进制“1”，而下一脉冲前的暂停持续时间2t则表 示二进制“0”，如下图所示。
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），
• 载波的参数有幅度、频率和相位，因此根据载波的参数变 化不同，调制可以分为幅度调制、频率调制和相位调制。
① 幅度调制是指载波信号的振幅参数随调制信号的大小而 变化； ② 频率调制是指载波信号的频率参数随调制信号的大小而 变化； ③ 相位调制是指载波信号的相位参数随调制信号的大小而 变化。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（3）单极性归零编码（Unipolar RZ）
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
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
物联网射频识别(RFID)技术和应用---第5章
物联网射频识别（RFID）技术与应用
3.波特率与比特率 （1）波特率 （2）比特率 （3）波特率与比特率的关系
比特率=波特率 log2 M
（5.2）
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
4.信道容量
（1）具有理想低通矩形特性的信道
这种信道的最高数据传输速率为
C 2BW log2 M
5.1.2信道
信道可以分为两大类，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。RFID 的信道是具有各种传播特性的空间，所以RFID采用无 线信道。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
1.信道带宽
信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简
称为带宽。
BW f2 f1
（5.1）
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.信道传输速率 信道传输速率就是数据在传输介质（信道）上的
传输速率。数据传输速率的单位为比特/秒，记做bps 或b/s。
1kbps=103bps 1Mbps=103kbps 1Gbps=103Mbps
（1）信号的完整性 （2）信号的安全性 （3）便于存储、处理和交换 （4）设备便于集成化、微型化 （5）便于构成物联网
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.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。在RFID传输技术中，对信号频域的研究比对信号 时域的研究更重要。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
(完整版)射频识别(RFID)原理与应用(第2版)课后双数题答案
第1章RFID概论1.2简述RFID的基本原理答：1.4简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。
答：原理：①电感耦合:应用的是变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。
②反向散射耦合:应用的是雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律特点：①通过电感耦合方式一般适合于中，低频工作的近距离射频识别系统，典型的工作频率有125khz, 225khz和13. 56mhz。
识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cm。
②反向射散耦合方式一般适合于高频，微波工作的远距离射频识别系统，典型的工作频率有433mhz, 915mhz, 2.45ghz，5.5ghz,识别作用距离大于1m,典型作用的距离为3~10m。
1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法?答：①1比特应答器是字节为1比特的应答器。
②应用于电子防盗系统。
③射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。
1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能?答：①以射频方式向应答器传输能量。
②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。
③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。
④若有需要，应能和高层处理交互信息。
1.10 RFID标签和条形码各有什么特点?它们有何不同?答：特点：RFID标签：①RFID可以识别单个非常具体的物体。
②RFID可以同时对多个物体进行识读。
③RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。
④RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。
⑤易于构成网络应用环境。
条形码：①条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉、价格便宜。
②条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。
③识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。
不同点：而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。
1.12参阅有关资料，对RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。
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。
最新RFID精品课件5第五讲_编码与调制
需要较高的振荡频率方能使电场和磁场迅速变化。 2）工作频率越高天线尺寸越小 只有当馈送到天线上的信号波长和天线的尺寸可以相比拟时，天 线才能有效地辐射或接收电磁波。波长λ和频率f的关系为
c/ f
c=
m/s
7.1 RFID系统的通信过程
如果信号的频率太低，则无法产生迅速变化的电场和磁场，同 时它们的波长又太大，如20 000 Hz频率下波长仍为15 000 m，实 际中是不可能架设这么长的天线。因此，要把信号传输出去，必须 提高频率，缩短波长。常用的一种方法是将信号“搭乘”在高频载 波上，即高频调制，借助于高频电磁波将低频信号发射出去。 3）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。
第七章 编码与调制
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。
7.1 RFID系统的通信过程
7.1 RFID系统的通信过程
在RFID系统中，读写器和电子标签之间的数据传输方式与基本 的数字通信系统结构类似。读写器与电子标签之间的数据传输是双 向，这里以读写器向电子标签传输数据为例说明其通信过程。读写 器中信号经过信号编码、调制器及传输介质（无线信道），以及电 子标签中的解
2.曼彻斯特编码
曼彻斯特编码也称为分相编码，某位的值由半个位周期（50%） 的电平变化（上升/下降）来表示。在半个位周期时的负跳变（即电 平由1变为0）表示二进制“1”，正跳变表示二进制“0”。 在采用副载波的副载调制或者反向散射调制时，曼彻斯特编码 通常用于从电子标签到读写器方向的数据传输，这有利于发现数据 传输的错误。比如，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，导致在整个位长度副载波信号是 不跳变的，但由于该状态是不允许的，所以读写器利用该错误就可 以判定碰撞发生的具体位置。 曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式，其时钟同步信号隐藏 在数据波形中。在曼彻斯特编码中，每一位的中间跳变既可作为时 钟信号，又可作为数据信号，因此具有自同步能力和良好的抗干扰 性能。
RFID 编码与调制
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•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
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密勒码波形及与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系
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•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
J1 Rmod1 R3 1MΩ Cmod1 R1 L CV1 分布电容 Cmod1 J2 VCC & & 开路输出
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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
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
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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。
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• 脉冲调制 • FSK
数据时钟 数据 NRZ 码 0 0 1 1 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。
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（9）脉冲位置编码
❖ 脉冲位置编码（PPM，Pulse Position Modulation）与上述的脉冲间歇编 码类似，不同的是，在脉冲位置编码中，每个数据比特的宽度是一致的。
❖ 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
号的调制参量进行连续的估值。 ❖ 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在
接收端对载波信号的离散调制参量进行检测。 ❖ 数字调制信号也被称为键控信号。
第二节 调制与解调
❖ 射频识别系统采用的调制方法为数字调制，主要是振幅键控（ASK）、 移频键控（FSK）和移相键控（PSK）。
第五章 RFID系统的编码、调制与解调
天津科技大学物流工程系 张涵跃
主要内容
基带中的编码 调制与解调 模拟调制 幅度调制 模拟调频
第五章 RFID系统的编码、调制与解调
通信系统模型
信息源
发送设备
发送端
信道 噪声
接收设备
受信者
接收端
第五章 RFID系统的编码、调制与解调
射频识别系统的基本通信结构框图
101100101001011
（7）差动编码
❖ 在差动编码中，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。
101100101001011
（8）脉冲—间歇编码
❖ 在下一脉冲前的暂停持续时间t 表示二进制“1”，而下一脉 冲前的暂停持续时间2t 则表示二进制“0”。
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”。
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11
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。
101100101001011
（6）变形米勒编码
❖ 变形米勒编码相对于米勒编码来说，将其每个边沿都用负脉 冲代替。由于负脉冲的时间很短（ tpulseTbit ），可以保证在 数据传输的过程中从高频场中连续给电子标签提供能量。
❖ 变形米勒编码在电感耦合的射频识别系统中用于从读写器到 电子标签的数据传输。
（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”。
❖ （4）利用调制解调技术可以提供有效的方法来克服信道缺陷，比如信 道的加性噪声、失真和衰落等。
第二节 调制与解调
❖ 在通信中，通常会有基带信号和频带信号： ❖ 基带信号就是原始信号，这类信号的频谱成份主要集中
❖ 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
第五章 RFID系统的编码、调制与解调
射频识别系统的基本通信结构框图
信息源
读写器
信号编码
调制器
信道
电子标签
解调器
信号译码
受信者
噪声
电子标签结构 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。
第一节 基带中的编码
1011001 0100 101 1
❖ 曼彻斯特编码在采用负载波的负载调制或者反相散射调制时，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。
信息源
读写器
信号编码
调制器
信道
电子标签
解调器
信号译码
受信者
噪声
读写器结构 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，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）
❖ 基带信号是代码的电表示形式。基带数据编码又被称为数据编码。 ❖ 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。 ❖ （1）反向不归零（NRZ，Non Return Zero）编码
101100101001011
❖ 高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制“0”。
（2）曼彻斯特（Manchester）编码
❖ 在每个比特周期开始时，电平都要反相。 ❖ 对于接收器来说，位节拍比较容易重建。
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（5）米勒（Miller）编码
❖ 米勒编码在半个比特周期内的任意边沿表示二进制“1”， 而经过下一个比特周期中不变的电平表示二进制“0”。
❖ 一连串的比特周期开始时产生电平交变。 ❖ 对于接收器来说，位节拍比较容易重建。
❖ 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。