第3章 编码和调制

（2）编码器 由于上升沿和下降沿的不理想，简单的采用NRZ码异 或所得结果会产生尖峰脉冲（P77），改进后电路图采 用了一个D触发器74HC74，从而消除了尖峰脉冲的影 响。
编码控制 7486 数据 CLK 异 或 7404 2CLK 1 非门 CLK CL
Q
PR D 74HC74 输出
Q
编码器电路
28
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：采用曼切斯特码传输数据信息时，起始位采用1码，结束 位采用无跳变低电平。 当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出 数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应NRZ 码为00。 在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可 以软件实现曼切斯特码的编码。 eg:NRZ码10010转换成曼切斯特码
31
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：采用曼切斯特码传输数据信息时，起始位采用1码，结束 位采用无跳变低电平。 当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出 数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应NRZ 码为00。 在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可 以软件实现曼切斯特码的编码。 练习:NRZ码101101转换成曼切斯特码 10 100110100110 00
取代。
7、差分码 8、脉冲-间隙码
17
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码：每个要传输的二进制“1”将引起信号电平的改变，
而二进制“0”时信号电平保持不变。可以有NRZ码生成。 8、脉冲-间隙码
10011010
数字基带信号波形
0 0 1 1 0 1 0
（a） NRZ 码
（b）双极性 矩形脉冲
（c）单极性 归零波形
（d）曼彻斯特码
22
第三章 编码与调制
信号和编码 RFID中常用的编码器 脉冲调制 正弦波调制
负载调制
传输损耗与失真
23
在RFID中，为使阅读器在读取数据时能很好 地解决同步的问题，往往不直接使用数据的NRZ 码对射频进行调制，而是将数据的NRZ码进行编 码变换后再对射频进行调制。所采用的变换编码 主要有曼切斯特码、密勒码和修正密勒码等。
8
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 在码元中间信号回归到0电平；非归零码遇1电平翻转， 遇0电平不变。
18
常用码型（以10110010为例） 1、反向不归零码 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码：在下一脉冲前的暂停持续时间t表示二进制 符号“1”，而下一脉冲前的暂停持续时间2t表示二进制符 号“0”。常在电感耦合的射频识别系统中用于阅读器到应 答器的数据传输。
30
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：采用曼切斯特码传输数据信息时，起始位采用1码，结束 位采用无跳变低电平。 当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出 数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应NRZ 码为00。 在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可 以软件实现曼切斯特码的编码。 练习:NRZ码101101转换成曼切斯特码
33
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10； 当输出数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对 应NRZ码为00。 解码：首先判断起始位，其码序位10，然后将读入的10和01组 合转换成NRZ码的1和0，若读到00组合，则表示收到结束位，11组 合是非法码。
一个码元的末相，并且在整个码元时隙中电平不变，遇到连
续“0”时相邻两个“0”码在边界处要有跳变。 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码
16
常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码
6、变形密勒码：相对于密勒码，在每个边沿都被一个负脉冲
74HC74 Q （输出）
1
0
0
曼彻斯特码编码器时序波形图示例
27
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：采用曼切斯特码传输数据信息时，起始位采用1码，结束 位采用无跳变低电平。 当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出 数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应NRZ 码为00。 在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可 以软件实现曼切斯特码的编码。
VCC
26
曼彻斯特（Manchester）码
曼切斯特码用于应答器芯片，若应答器上有微控制器（MCU），则P R端电平可由MCU控制。若应答器芯片为存储卡，则 PR端电平可有存储 器数据输出状态信号控制。（P77图3.6 3.7和表3.1 ）
使能（PR 端）
2CLK
CLK
DATA（数据）
异或输出
74HC74Q
9
在RFID系统选择一种合适的信号编码方式时，最 重要的是调制后的信号频谱以及对传输错误的敏感度。 对无源标签来说，不允许因信号编码与调制方法的不 适当而导致能量供应的中断。
10
常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码（NRZ码） 2、曼切斯特码（Manchester码） 3、单极性归零码（Unipolar RZ码） 4、差分双相码（DBP码） 5、密勒码（Miller码） 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码（PP码）
19
练习
画出10011010的7种编码方式的脉冲波形图
20
常用码型（10011010）
1、反向不归零码：高电平代表二进制符号“1”，低电平代表二进制符
号“0”，在整个码元期间电频能够保持不变。 2、曼切斯特码：在半个比特周期内从高电平到低电平的跳变代表二进 制符号“1”，而从低电平到高电平的跳变代表二进制符号“0”。 3、单极性归零码：在第一个半比特周期中的高电平表示二进制符号 “1”，而持续整个比特周期的低电平表示二进制“0”。 4、差分双相码：在半比特周期中任意的跳变表示二进制符号“0”，而 无跳变则表示二进制符号“1”。在每一比特周期开始时，电平都要反 相。 5、密勒码：“1”要求码元起点电平与其前一个相邻码元的末相电平一 致，并且在码元时隙的中点位置有极性跳变，要根据具体情况。“0” 分两种情况，单个“0”码的电平取其前一个码元的末相，并且在整个 码元时隙中电平不变，遇到连续“0”时相邻两个“0”码在边界处要有 跳变。 6、变形密勒码：相对于密勒码，在每个边沿都被一个负脉冲取代。 7、差分码：每个要传输的二进制“1”将引起信号电平的改变，而二进 制“0”时信号电平保持不变。可以有NRZ码生成。 8、脉冲-间隙码：在下一脉冲前的暂停持续时间t表示二进制符号“1”， 21 而下一脉冲前的暂停持续时间2t表示二进制符号“0”。
11
常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码：高电平代表二进制符号“1”，低电平代表
二进制符号“0”，在整个码元期间电频能够保持不变。 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码
12
常用码型（以10110010为例） 1、反向不归零码 2、曼切斯特码：在半个比特周期内从高电平到低电平的跳变 代表二进制符号“1”，而从低电平到高电平的跳变代表二 进制符号“0”。在采用副载波的负载调制时经常用于从应 答器到阅读器的数据传输。
3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码
13
常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码 2、曼切斯特码
3、单极性归零码：在第一个半比特周期中的高电平表示二进 制符号“1”，而持续整个比特周期的低电平表示二进制 “0”。
4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码
成适合在信道中传输的信号，这个过程称为编码与调制； 在接收端进行反变换，然后进行解码，这个过程称为解 调与解码。调制以后的信号称为已调信号，它具有两个 基本特征，一个是携带有信息，一个是适合在信道中传
输。
7
对RFID系统来说，阅读器和应答器之间的通信主要包括了5 个功能模块。数字信号（基带信号、信号编码、信号处理）和调 制器（载波回路）、传输介质（信道）以及解调器（载波回路） 和信号译码（信号处理）。
《RFID技术基础》
利节
重庆科技学院 电气与信息工程学院
1
第三章 编码与调制
信号和编码 RFID中常用的编码器 脉冲调制 正弦波调制
负载调制
传输损耗与失真
2
第三章 编码与调制
信号和编码 RFID中常用的编码器 脉冲调制 正弦波调制
负载调制
传输损耗与失真
32
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10； 当输出数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对 应NRZ码为00。 解码：首先判断起始位，其码序位10，然后将读入的10和01组 合转换成NRZ码的1和0，若读到00组合，则表示收到结束位，11组 合是非法码。
3
信
号
信号是消息的载体，在通信系统中消息以信号 的形式从一点传送到另一点。信号分为模拟信号和数 字信号，RFID系统主要处理的是数字信号。信号可以 从时域和频域两个角度来分析，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。
4
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。R FID的信道是具有各种传播特性的空间，所以 RFID采 用无线信道。
14
常用码型（以10110010为例）
1、反向不归零码 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码：在半比特周期中任意的跳变表示二进制符号
“0”，而无跳变则表示二进制符号“1”。在每一比特周期 开始时，电平都要反相。 5、密勒码 6、变形密勒码 7、差分码 8、脉冲-间隙码
15
常用码型（以10110010为例） 1、反向不归零码 2、曼切斯特码 3、单极性归零码 4、差分双相码 5、密勒码：“1”要求码元起点电平与其前一个相邻码元的末 相电平一致，并且在码元时隙的中点位置有极性跳变，要根 据具体情况。“0”分两种情况，单个“0”码的电平取其前
24
曼彻斯特（Manchester）码
（1）编码方式 1码是前半位为高，后半位为低；0码是前半位为 低，后半位为高。 NRZ码和数据时钟进行异或便可得到曼切斯特码。 (P77 图3.5) 起始位 信息位流 结束位
数据时钟 CLK
NRZ 码数据
1
0
0
1
1
0
曼彻斯特码
25
曼彻斯特（Manchester）码
29
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：采用曼切斯特码传输数据信息时，起始位采用1码，结束 位采用无跳变低电平。 当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出 数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应NRZ 码为00。 在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可 以软件实现曼切斯特码的编码。 eg:NRZ码10010转换成曼切斯特码 10 1001011001 00
5
调制与解调 为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用较高
频率的信号。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。
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，这就意味着要把信源的基带信
号，转变为一个相对基带频率而言非常高的频带信号。
6
阅读器与应答器之间消息的传递是通过电信号实现 的。原始的电信号通常称为基带信号，有些信道可以直 接传输基带信号，但以自由空间作为信道的无线电传输 却无法直接传递基带信号。将基带信号编码，然后变换