RFID原理及应用许(第2章) 陈建军RFID原理及应用许毅(第2章) 陈建军.ppt

第2章 RFID设计技术基础 2.1 数字通信基础 2.1.1数字通信模型 2.1.2数字通信的特点和主要性能指标 1．数字通信的特点 在传输过程中可实现无噪声积累 便于加密处理 便于设备的集成和微型化 占用的信道频带宽 2. 数字通信的主要性能指标 数据传输速率 信道频带宽度 误码率 2.1.3 RFID通信方式 RFID通信是指读写器和标签之间的信息传输，传输的是无线电信号，其主要特点是通信距离很短。对于非接触IC卡，无线通信载频较低（13. 56MHz），读写器到非接触IC卡或非接触IC卡到读写器的通信模型可参照图2-2。对电子标签，无线通信载频在UHF频段（860～960MHz），读写器到电子标签的通信模型也参照图2-2，但电子标签到读写器的信息传送方式是对入射波反射的调制，即利用标签要传送的数字信息改变标签天线的反射能量，读写器对反射信息进行解读，提取标签传送的信息。 2.2信号的编码与调制 图2-5给出了RFID系统的通信模型。在这个模型中，信道由自由空间、读写器天线、 读写器射频前端、电子标签天线和电子标签射频前端构成，这部分的内容在第3～第4章介绍。本节讨论这个模型中的编码与调制。 2.2.1信号与信道 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。信道是信号的传输媒质，信道的作用是把携有信息的信号从它的输入端传递到输出端。在RFID系统中，读写器与电子标签之间交换的是信息，由于采用非接触的通信方式，读写器与电子标签之间构成一个无线通信系统，其中读写器是通信的一方，电子标签是通信的另一方。 1. 信号 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。读写器与电子标签之间传输的信号有其自身的特点，常需要讨论信号工作方式和通信握手等问题。 信号工作方式 读写器与电子标签之间的工作方式可以分为时序系统、全双工系统和半双工系统，下面就读写器与电子标签之间的工作方式予以讨论。 在时序系统中，从电子标签到读写器的信息传输是在电子标签能量供应间歇进行的，读写器与电子标签不同时发射，这种方式可以改善信号受干扰的状况，提高系统的工作距离。时序系统的工作过程如下。 （1）读写器先发射射频能量，该能量传送到电子标签，给电子标签的电容器充电，将能量用电容器存储起来，这时电子标签的芯片处于省电模式或备用模式。 （2）读写器停止发射能量，电子标签开始工作，电子标签利用电容器的储能向读写器发送信号，这时读写器处于接收电子标签响应的状态。 （3）能量传输与信号传输交叉进行，一个完整的读出周期由充电阶段和读出阶段两个阶段构成。 通信握手 通信握手是指读写器与电子标签双方在通信开始、结束和通信过程中的基本沟通，通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等问题。 （1）优先通信。 RFID由通信协议确定谁优先通信，即是读写器，还是电子标签。对于无源和半有源系统，都是读写器先讲；对于有源系统，双方都有可能先讲。 （2）数据同步。 读写器与电子标签在通信之前，要协调双方的位速率，保持数据同步。读写器与电子标签的通信是空间通信，数据传输采用串行方式进行。 （3）信息确认。 信息确认是指确认读写器与电子标签之间信息的准确性，如果信息不正确，将请求重发。RFID的通信协议常采用自动连续重发，接收方比较数据后丢掉错误数据，保留正确数据。 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自由空间，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，简称带宽。模拟信道的带宽为 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。数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一，数据传输速率在数值上等于每秒钟传输数据代码的二进制比特数，数据传输速率的单位为比特/秒（b/s）。 3）波特率与比特率 在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。比特率是数据传输速率，表示单位时间内可传输二进制位的位数。 如果一个码元的状态数可以用M个离散电平个数来表示，有如下关系： 4）信道容量 信道容量是信道的一个参数，反映了信道所能传