無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)---第5章編碼與調(diào)制

1、 willtg. All rights reserved. 第第5章章 編碼與調(diào)制編碼與調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.1 5.1 信號(hào)與編碼信號(hào)與編碼5.2 5.2 RFIDRFID常見(jiàn)的編碼方式常見(jiàn)的編碼方式 5.3 5.3 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制5.4 5.4 正弦波調(diào)制正弦波調(diào)制主要內(nèi)容主要內(nèi)容 willtg. All rights reserved.本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) ：了解通信系統(tǒng)里的信號(hào)與編碼相關(guān)基礎(chǔ)了解通信系統(tǒng)里的信號(hào)與編碼相關(guān)基礎(chǔ)掌握掌握串曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼的編串曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼的編碼方法，了解對(duì)應(yīng)的解碼方法碼方法，

2、了解對(duì)應(yīng)的解碼方法掌握掌握數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用的調(diào)制與解調(diào)技術(shù) willtg. All rights reserved.人類(lèi)在生活、生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)中總是伴隨著消息（或人類(lèi)在生活、生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)中總是伴隨著消息（或信息）信息）的傳遞的傳遞，這種傳遞消息（或信息）的過(guò)程就叫做，這種傳遞消息（或信息）的過(guò)程就叫做通信通信。通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)是指完成通信這一過(guò)程的全部設(shè)備和是指完成通信這一過(guò)程的全部設(shè)備和傳輸媒介。傳輸媒介。 一般可概括為如下圖所示的模型：一般可概括為如下圖所示的模型： 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型模型5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights re

3、served.信息源信息源（簡(jiǎn)稱(chēng)信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，（簡(jiǎn)稱(chēng)信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥如麥克克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信道信道：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分。分為為有線信道和無(wú)線信道兩大類(lèi)。有線信道和無(wú)線信道兩大類(lèi)。噪聲源噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。接收設(shè)備接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。：從受到減損的接收信

4、號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。 受信者受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲如揚(yáng)聲器等。器等。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.模擬信號(hào)模擬信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓：數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)：代表消息的信號(hào)參量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)信號(hào)、信號(hào)、計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)：輸入輸出信號(hào)： (a) 話音信號(hào)話音信號(hào) (b) 抽樣信號(hào)抽樣信號(hào) 模擬信號(hào)模擬信號(hào) (a) 二進(jìn)制信號(hào)二進(jìn)制信號(hào) (b) 2P

5、SK信號(hào)信號(hào) 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地相應(yīng)地把把通信系統(tǒng)分為通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和和數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)。 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。 可見(jiàn)，在模擬通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備簡(jiǎn)化為調(diào)制器，接收可見(jiàn)，在模擬通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備簡(jiǎn)化為調(diào)制器，接收設(shè)備簡(jiǎn)化為解調(diào)器，主要是強(qiáng)調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)制的設(shè)備簡(jiǎn)化為解調(diào)器，主要是強(qiáng)調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)制的重要作用

6、。重要作用。 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡Ｐ旁淳幋a與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡? /數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 ；信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力；信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力；加密與解密目的：保證所傳信息的安全；加密與解密目的：保證所傳信息的安全；數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào) ；同步目的：

7、使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致 。 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模型模型5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.RFIDRFID系統(tǒng)常采用數(shù)字信號(hào)。其主要特點(diǎn)系統(tǒng)常采用數(shù)字信號(hào)。其主要特點(diǎn)信號(hào)的完整性信號(hào)的完整性RFIDRFID采用非接觸技術(shù)傳遞信息，容易遇到干擾，使信息傳輸采用非接觸技術(shù)傳遞信息，容易遇到干擾，使信息傳輸發(fā)生改變。數(shù)字信號(hào)容易校驗(yàn)，并容易防碰撞，可以使信號(hào)發(fā)生改變。數(shù)字信號(hào)容易校驗(yàn)，并容易防碰撞，可以使信號(hào)保持完整性。保持完整性。信號(hào)的安全性信號(hào)的安全性RFIDRFID系統(tǒng)采用無(wú)線方式傳遞信息

8、，開(kāi)放的無(wú)線系統(tǒng)存在安全系統(tǒng)采用無(wú)線方式傳遞信息，開(kāi)放的無(wú)線系統(tǒng)存在安全隱患。數(shù)字信號(hào)的加密和解密處理比模擬信號(hào)容易的多。隱患。數(shù)字信號(hào)的加密和解密處理比模擬信號(hào)容易的多。便于存儲(chǔ)、處理和交換便于存儲(chǔ)、處理和交換數(shù)字信號(hào)的形式與計(jì)算機(jī)所用的信號(hào)一致，都是二進(jìn)制代碼。數(shù)字信號(hào)的形式與計(jì)算機(jī)所用的信號(hào)一致，都是二進(jìn)制代碼。便于與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，也便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)、便于與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，也便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和交換，可使物聯(lián)網(wǎng)的管理和維護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。處理和交換，可使物聯(lián)網(wǎng)的管理和維護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reser

9、ved.RFIDRFID系統(tǒng)的基本通信模型系統(tǒng)的基本通信模型按讀寫(xiě)器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，按讀寫(xiě)器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，RFIDRFID系統(tǒng)的通信模型主要由讀寫(xiě)系統(tǒng)的通信模型主要由讀寫(xiě)器（發(fā)送器）中的信號(hào)編碼（信號(hào)處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸器（發(fā)送器）中的信號(hào)編碼（信號(hào)處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信號(hào)譯碼（信號(hào)處理）組成。號(hào)譯碼（信號(hào)處理）組成。RFIDRFID系統(tǒng)最終要完成的功能是對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)最終要完成的功能是對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，這

10、種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換有兩個(gè)方面的內(nèi)容：有兩個(gè)方面的內(nèi)容：RFIDRFID讀寫(xiě)器向讀寫(xiě)器向RFIDRFID電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸和和RFIDRFID電子標(biāo)簽向電子標(biāo)簽向RFIDRFID讀寫(xiě)器方向的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器方向的數(shù)據(jù)傳輸傳輸。RFIDRFID系統(tǒng)的基本通信模型系統(tǒng)的基本通信模型5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.信號(hào)編碼系統(tǒng)信號(hào)編碼系統(tǒng)是對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸是對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸信號(hào)能信號(hào)能夠夠盡可能最佳的與信道相匹配，防止信息干擾或發(fā)生碰撞。盡可能最佳的與信道相匹配，防止信息干擾或發(fā)生碰撞。調(diào)制器調(diào)制器用于改

11、變高頻載波信號(hào)，即使得載波信號(hào)的振幅用于改變高頻載波信號(hào)，即使得載波信號(hào)的振幅、頻、頻率率或相位與調(diào)制的基帶信號(hào)相關(guān)。或相位與調(diào)制的基帶信號(hào)相關(guān)。射頻識(shí)別系統(tǒng)射頻識(shí)別系統(tǒng)信道信道的傳輸介質(zhì)為磁場(chǎng)（電感耦合）的傳輸介質(zhì)為磁場(chǎng)（電感耦合）和電磁波和電磁波（微波）。微波）。解調(diào)器解調(diào)器用于解調(diào)獲取信號(hào)，以便再生基帶信號(hào)。用于解調(diào)獲取信號(hào)，以便再生基帶信號(hào)。信號(hào)譯碼系統(tǒng)信號(hào)譯碼系統(tǒng)是對(duì)從解調(diào)器傳來(lái)的基帶信號(hào)進(jìn)行譯碼是對(duì)從解調(diào)器傳來(lái)的基帶信號(hào)進(jìn)行譯碼，恢復(fù)，恢復(fù)成成原來(lái)的信息，并識(shí)別和糾正傳輸錯(cuò)誤。原來(lái)的信息，并識(shí)別和糾正傳輸錯(cuò)誤。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserve

12、d.5.1 信號(hào)和編碼5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、數(shù)據(jù)是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、符號(hào)和字母的組合。符號(hào)和字母的組合。信號(hào)：信號(hào)：數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的表示。數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的表示。信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)信號(hào) willtg. All rights reserved.5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)( (signalssignals) )數(shù)據(jù)的電氣或電磁表示方式數(shù)據(jù)的電氣或電磁表示方式有模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)兩種形式。有模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)兩種形式。( (analog signalsanalog signal

13、s) )信號(hào)波形隨時(shí)間連續(xù)變化；信號(hào)波形隨時(shí)間連續(xù)變化；通常用連續(xù)變化的電壓值表示。通常用連續(xù)變化的電壓值表示。( (digitadigital l signalssignals) )瞬時(shí)跳變直方形；瞬時(shí)跳變直方形； 只有有限個(gè)特定的電壓值。只有有限個(gè)特定的電壓值。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間是可以互相轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間是可以互相轉(zhuǎn)換的5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 最基本的周期模擬

14、信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示最基本的周期模擬信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示峰值振幅峰值振幅 (A)(A)信號(hào)強(qiáng)度之峰值信號(hào)強(qiáng)度之峰值單位：伏特單位：伏特頻率頻率(f)(f)信號(hào)變化的速率信號(hào)變化的速率單位：赫茲單位：赫茲 (Hz)(Hz)周期周期 T = 1/fT = 1/f相位相位( ( ) )相對(duì)于時(shí)間相對(duì)于時(shí)間0 0的波形位置的波形位置正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示 s(s(t t) = ) = A A sin(2 sin(2f t f t + + ) )5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)【信號(hào)的頻譜和帶寬】【

15、信號(hào)的頻譜和帶寬】(time domain)(time domain) 顯示信號(hào)振幅隨時(shí)間變化的情況顯示信號(hào)振幅隨時(shí)間變化的情況 信號(hào)隨時(shí)間變化的情況（時(shí)間的函數(shù)）信號(hào)隨時(shí)間變化的情況（時(shí)間的函數(shù)） 通常由電子線路設(shè)計(jì)師使用通常由電子線路設(shè)計(jì)師使用(frequency domain)(frequency domain) 顯示信號(hào)振幅隨頻率變化的情況顯示信號(hào)振幅隨頻率變化的情況 信號(hào)中頻率分量的組成情況（頻率的函數(shù)）信號(hào)中頻率分量的組成情況（頻率的函數(shù)） 通常由通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)師使用通常由通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)師使用5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.【信號(hào)的頻譜和帶寬

16、】【信號(hào)的頻譜和帶寬】5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.【信號(hào)的頻譜和帶寬信號(hào)的頻譜和帶寬】5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.2 5.1.2 信道信道 傳輸介質(zhì)是用來(lái)傳遞信號(hào)的某種介質(zhì)。常見(jiàn)的傳傳輸介質(zhì)是用來(lái)傳遞信號(hào)的某種介質(zhì)。常見(jiàn)的傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線傳輸?shù)?。輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線傳輸?shù)?。傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.

17、無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸5.1.2 5.1.2 信道信道5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真5.1.2 5.1.2 信道信道所謂所謂“傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真”，指的是接收方收到的信，指的是接收方收到的信號(hào)與發(fā)送方發(fā)送的信號(hào)不相同。號(hào)與發(fā)送方發(fā)送的信號(hào)不相同。對(duì)模擬信號(hào)，主要表現(xiàn)為信號(hào)品質(zhì)下降。對(duì)模擬信號(hào)，主要表現(xiàn)為信號(hào)品質(zhì)下降。對(duì)數(shù)字信號(hào)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生位錯(cuò)（比特反置，即對(duì)數(shù)字信號(hào)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生位錯(cuò)（比特反置，即 0 0 1 1 或或 1 1 0 0）。）。造成造成“減損減損”的原因的原因 衰減（衰減（attenuation)

18、attenuation) 時(shí)延失真（時(shí)延失真（delay distortiondelay distortion） 噪聲（噪聲（noisenoise）5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.2 5.1.2 信道信道變?nèi)踝內(nèi)? (衰減）衰減）變形變形( (失真失真) )摻雜摻雜( (噪聲噪聲) )傳輸損耗傳輸損耗5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真衰減衰減5.1.2 5.1.2 信道信道信號(hào)強(qiáng)度（能量）隨傳輸距離增長(zhǎng)而不斷減弱；信號(hào)強(qiáng)度（能量）隨傳輸距離增長(zhǎng)而不斷減弱；衰減程度與傳輸介質(zhì)

19、有關(guān)；衰減程度與傳輸介質(zhì)有關(guān)；傳輸工程師要考慮的三個(gè)問(wèn)題傳輸工程師要考慮的三個(gè)問(wèn)題: : 接收到的信號(hào)要強(qiáng)接收到的信號(hào)要強(qiáng) 以便接收電路檢測(cè)。以便接收電路檢測(cè)。 信噪比要高信噪比要高 信號(hào)電平必須大大高于噪聲電平。信號(hào)電平必須大大高于噪聲電平。 特別注意高頻衰減特別注意高頻衰減 通常頻率越高，衰減越嚴(yán)重特別是模擬傳輸（對(duì)數(shù)通常頻率越高，衰減越嚴(yán)重特別是模擬傳輸（對(duì)數(shù)字傳輸影響不大）。字傳輸影響不大）。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真衰減衰減5.1.2 5.1.2 信道信道數(shù)字信號(hào)的衰減可通過(guò)在傳輸電路上安裝中繼器數(shù)字信號(hào)的

20、衰減可通過(guò)在傳輸電路上安裝中繼器(repeater)(repeater)來(lái)解決。來(lái)解決。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真時(shí)延失真（變形）時(shí)延失真（變形）5.1.2 5.1.2 信道信道復(fù)合信號(hào)中的不同頻率成分傳播速度不同復(fù)合信號(hào)中的不同頻率成分傳播速度不同( (中心頻率處最中心頻率處最快快, ,兩兩側(cè)最慢側(cè)最慢) )，導(dǎo)致到達(dá)最終接收端時(shí)有各自的延遲。，導(dǎo)致到達(dá)最終接收端時(shí)有各自的延遲。對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)影響大對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)影響大( (產(chǎn)生產(chǎn)生“碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_”，即某個(gè)比特的，即某個(gè)比特的一些一些頻頻率成分溢到其他比特上率成分溢到其

21、他比特上) )，最大比特率因此受限。，最大比特率因此受限。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真噪聲噪聲5.1.2 5.1.2 信道信道傳輸過(guò)程中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間插入進(jìn)來(lái)的多余傳輸過(guò)程中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間插入進(jìn)來(lái)的多余因而有害的信號(hào)。因而有害的信號(hào)。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.信道的最大容量信道的最大容量5.1.2 5.1.2 信道信道u 對(duì)在給定條件、給定通信信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率稱(chēng)為信道容對(duì)在給定條件、給定通信信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率稱(chēng)為信道容量。數(shù)據(jù)傳輸速率是指每

22、秒鐘傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，用比特率（量。數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒鐘傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，用比特率（b/s)b/s)來(lái)衡量來(lái)衡量2log (1)SC WN其中：其中：C C：信道容量（比特：信道容量（比特/ /秒）；秒）； N N：噪聲功率：噪聲功率 W W：帶寬；：帶寬； S S：信號(hào)功率：信號(hào)功率香農(nóng)定理：香農(nóng)定理：5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼( (信源編碼和信道編碼信源編碼和信道編碼 ) ) 信源編碼是對(duì)信源信息進(jìn)行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)采樣、信源編碼是對(duì)信源信息進(jìn)行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼變

23、換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為降低所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在量化和編碼變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為降低所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在信源編碼中還采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。信源編碼中還采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。 信道編碼是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成適合于在數(shù)字信道上傳輸?shù)臄?shù)字信道編碼是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成適合于在數(shù)字信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，并具有所需的抵抗差錯(cuò)的能力，即通過(guò)相應(yīng)的編碼方法信號(hào)，并具有所需的抵抗差錯(cuò)的能力，即通過(guò)相應(yīng)的編碼方法使接收端能具有使接收端能具有檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼【基帶信號(hào)和寬帶信號(hào)】【基帶信號(hào)和寬帶信號(hào)】基帶信號(hào)基

24、帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào) 1 1 或或 0 0 直接用兩種直接用兩種不同不同的的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。 寬帶信號(hào)寬帶信號(hào)則是將基帶信號(hào)進(jìn)行則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制后形成的頻后形成的頻分復(fù)分復(fù)用用模擬信號(hào)。模擬信號(hào)。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼【數(shù)字基帶信號(hào)的波形】【數(shù)字基帶信號(hào)的波形】5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼 1.1.單極性不歸零波形單極性不歸零波形 NRZ NRZ 最簡(jiǎn)單

25、最常用的基帶信號(hào)形式。最簡(jiǎn)單最常用的基帶信號(hào)形式。 零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)著二進(jìn)制代碼零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)著二進(jìn)制代碼0 0和和1 1。應(yīng)用應(yīng)用：導(dǎo)線連接的各點(diǎn)之間近距離傳輸。：導(dǎo)線連接的各點(diǎn)之間近距離傳輸。特點(diǎn)特點(diǎn)：極性單一，有直流分量。另外位同步信息包含在電平：極性單一，有直流分量。另外位同步信息包含在電平 的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連0 0序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼 2 2雙極性不歸零波形雙極性不歸零波形 NRZ NRZ 脈沖的正負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)

26、制代碼脈沖的正負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制代碼1 1、0 0。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 無(wú)直流分量。幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)無(wú)直流分量。幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0 0、1 1符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流分量。符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流分量。 節(jié)省能源。平均功率為節(jié)省能源。平均功率為E E2 2/4/4。 抗干擾能力較強(qiáng)?；謴?fù)信號(hào)的判決電平為零值?？垢蓴_能力較強(qiáng)?；謴?fù)信號(hào)的判決電平為零值。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.5.1.3 5.1.3 編碼編碼3 3單極性歸零波形單極性歸零波形 RZ RZ 與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬與單極性不

27、歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平。度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平。 通常使電脈沖寬度為碼元寬度的一半。通常使電脈沖寬度為碼元寬度的一半。5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved.4 4、曼徹斯特編碼（、曼徹斯特編碼（ManchesterManchester）曼徹斯特編碼也被稱(chēng)為分相編碼（曼徹斯特編碼也被稱(chēng)為分相編碼（Split-Phase CodingSplit-Phase Coding）。）。某比特位的值是由該比特長(zhǎng)度內(nèi)半個(gè)比特周期時(shí)電平的變化某比特位的值是由該比特長(zhǎng)度內(nèi)半個(gè)比特周期時(shí)電平的

28、變化（上升或下降）來(lái)表示的，在半個(gè)比特周期時(shí)的負(fù)跳變表示（上升或下降）來(lái)表示的，在半個(gè)比特周期時(shí)的負(fù)跳變表示二進(jìn)制二進(jìn)制“1”1”，半個(gè)比特周期時(shí)的正跳變表示二進(jìn)制，半個(gè)比特周期時(shí)的正跳變表示二進(jìn)制“0”0”，如下圖所示：如下圖所示：5.1.3 5.1.3 編碼編碼5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 在在RFIDRFID中，為使閱讀器在讀取數(shù)據(jù)時(shí)能很好地解中，為使閱讀器在讀取數(shù)據(jù)時(shí)能很好地解決同步的問(wèn)題，往往不直接使用數(shù)據(jù)的決同步的問(wèn)題，往往不直接使用數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼對(duì)射頻碼對(duì)射頻進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼進(jìn)行編碼變

29、換后再對(duì)碼進(jìn)行編碼變換后再對(duì)射頻進(jìn)行調(diào)制。所采用的變換編碼主要由射頻進(jìn)行調(diào)制。所采用的變換編碼主要由曼徹斯特碼、曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼密勒碼、修正密勒碼等。等。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼方式】【編碼方式】u在曼徹斯特碼中，在曼徹斯特碼中，1 1碼是前半（碼是前半（50%50%）位為高，后半）位為高，后半位為低；位為低；0 0碼是前半位為低，后半位為高。碼是前半位為低，后半位為高。uNRZNRZ碼和數(shù)據(jù)時(shí)鐘進(jìn)行異或便可得到曼徹斯特碼。碼和數(shù)據(jù)時(shí)鐘進(jìn)行異或便可得到曼徹斯特碼。5

30、.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼器】【編碼器】編碼器電路 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.74HC74功能表功能表5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼器】【編碼器】曼徹斯特碼編碼器時(shí)序波形圖曼徹斯特碼編碼器時(shí)序波形圖5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼

31、曼徹斯特碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】編碼：采用曼徹斯特碼傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，信息塊編碼：采用曼徹斯特碼傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，信息塊格式如下：格式如下： 曼徹斯特碼與曼徹斯特碼與2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率的倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率的NRZNRZ碼對(duì)應(yīng)關(guān)系：碼對(duì)應(yīng)關(guān)系： 曼徹斯特碼曼徹斯特碼10結(jié)束位NRZNRZ碼碼10 01005.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】解碼：在解碼時(shí)，解碼：在解碼時(shí)，MCUMCU可以采用可以采用2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率對(duì)輸倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率對(duì)輸入數(shù)據(jù)的曼徹斯特碼進(jìn)行讀入

32、。入數(shù)據(jù)的曼徹斯特碼進(jìn)行讀入。首先判斷首先判斷起始位起始位，其碼序?yàn)?，其碼序?yàn)?010；然后將讀入的；然后將讀入的10,0110,01組組合轉(zhuǎn)換為合轉(zhuǎn)換為NRZNRZ的的1,01,0碼；若讀到碼；若讀到0000組合，則表示接收到組合，則表示接收到結(jié)束位結(jié)束位。 例例5.15.1：曼徹斯特碼的讀入串為曼徹斯特碼的讀入串為10100101100100 10100101100100 ，求，求NRZNRZ碼值。碼值。5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼波形圖：差分曼徹斯特編碼波形圖：“1”代表沒(méi)有跳變（

33、也就是說(shuō)上代表沒(méi)有跳變（也就是說(shuō)上一個(gè)波形圖在高現(xiàn)在繼續(xù)在高開(kāi)始，上一波形圖在低繼續(xù)在一個(gè)波形圖在高現(xiàn)在繼續(xù)在高開(kāi)始，上一波形圖在低繼續(xù)在低開(kāi)始）；低開(kāi)始）； “0”代表有跳變（也就是說(shuō)上一個(gè)波形圖在高位代表有跳變（也就是說(shuō)上一個(gè)波形圖在高位現(xiàn)在必須改在低開(kāi)始，上一波形圖在高位必須改在從低開(kāi)始）現(xiàn)在必須改在低開(kāi)始，上一波形圖在高位必須改在從低開(kāi)始）5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.思考題：思考題：數(shù)據(jù)碼為：數(shù)據(jù)碼為：100110101011001110請(qǐng)畫(huà)出請(qǐng)畫(huà)出單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼、

34、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特單極性歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼碼五種編碼的波形圖。五種編碼的波形圖。 willtg. All rights reserved.5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼方式】【編碼方式】u編碼規(guī)則：密勒碼的邏輯編碼規(guī)則：密勒碼的邏輯0 0的電平和前位有關(guān)，邏輯的電平和前位有關(guān)，邏輯1 1雖然在中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié)雖然在中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié)束時(shí)的電平。束時(shí)的電平。5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼器】【編碼器】u密勒碼的傳輸格式

35、如下圖，起始位為密勒碼的傳輸格式如下圖，起始位為1 1，結(jié)束位為，結(jié)束位為0 0，數(shù)據(jù)流包，數(shù)據(jù)流包括傳送數(shù)據(jù)和它的檢驗(yàn)碼。括傳送數(shù)據(jù)和它的檢驗(yàn)碼。u倒相的曼徹斯特碼的上跳變沿正好是密勒碼波形中的跳變沿。倒相的曼徹斯特碼的上跳變沿正好是密勒碼波形中的跳變沿。5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼器】【編碼器】用曼徹斯特碼產(chǎn)生密勒碼的電路 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.1 5.2.1 密勒碼密勒碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】編碼：從密勒

36、碼的編碼規(guī)則可以看出，編碼：從密勒碼的編碼規(guī)則可以看出，NRZNRZ碼可以轉(zhuǎn)碼可以轉(zhuǎn)換為用兩位換為用兩位NRZNRZ碼表示的密勒碼值，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下碼表示的密勒碼值，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下 起始位起始位數(shù)據(jù)流位數(shù)據(jù)流位結(jié)束位結(jié)束位密勒碼密勒碼二位表示法的二進(jìn)制數(shù)二位表示法的二進(jìn)制數(shù)1 11010或或01010 01111或或00005.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】解碼：首先判斷解碼：首先判斷起始位起始位，在讀出電平由高到低的跳變，在讀出電平由高到低的跳變沿時(shí)，便獲取了起始位。然后

37、對(duì)以沿時(shí)，便獲取了起始位。然后對(duì)以2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率讀倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率讀入的位值進(jìn)行每?jī)晌贿M(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：入的位值進(jìn)行每?jī)晌贿M(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：0101和和1010都轉(zhuǎn)換為都轉(zhuǎn)換為1,001,00和和1111都轉(zhuǎn)換為都轉(zhuǎn)換為0 0。例例5.25.2：設(shè)讀入的密勒碼為設(shè)讀入的密勒碼為1000 0110 0011 1000 1000 0110 0011 1000 ，求，求NRZNRZ碼值。碼值。5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.3 5.2.3 修正密勒碼修正密勒碼【編碼規(guī)則】【編碼規(guī)則】TYPE ATYPE A中定義了如下三種時(shí)序：中定義了如下

38、三種時(shí)序：（1 1）時(shí)序）時(shí)序X X：該時(shí)序?qū)⒃冢涸摃r(shí)序?qū)⒃?464fcfc處產(chǎn)生一個(gè)處產(chǎn)生一個(gè)“pause”pause”（凹槽）；（凹槽）；（2 2）時(shí)序）時(shí)序Y Y：該時(shí)序在整個(gè)位期間（：該時(shí)序在整個(gè)位期間（128128fcfc）不發(fā)生調(diào)制；）不發(fā)生調(diào)制；（3 3）時(shí)序）時(shí)序Z Z：這種時(shí)序在位期間的開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)：這種時(shí)序在位期間的開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)“pause”pause”。 邏輯邏輯“1”1”選擇時(shí)序選擇時(shí)序X X；邏輯；邏輯“0”0”選擇時(shí)序選擇時(shí)序Y Y。但有兩種情況。但有兩種情況除外，第一種是在相鄰有兩個(gè)或更多的除外，第一種是在相鄰有兩個(gè)或更多的“0”0”時(shí)，此時(shí)應(yīng)從第二個(gè)時(shí)，

39、此時(shí)應(yīng)從第二個(gè)“0”0”開(kāi)始采用時(shí)序開(kāi)始采用時(shí)序Z Z；第二種是在直接與起始位相連的所有位為；第二種是在直接與起始位相連的所有位為“0”0”時(shí)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)用時(shí)序時(shí)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)用時(shí)序Z Z表示。表示。另外，通信開(kāi)始時(shí)，用時(shí)序另外，通信開(kāi)始時(shí)，用時(shí)序Z Z表示。通信結(jié)束則用邏輯表示。通信結(jié)束則用邏輯“0”0”加時(shí)序加時(shí)序Y Y表示。無(wú)信息時(shí)，通常應(yīng)用至少兩個(gè)時(shí)序表示。無(wú)信息時(shí)，通常應(yīng)用至少兩個(gè)時(shí)序Y Y來(lái)表示。來(lái)表示。5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.2.3 5.2.3 修正密勒碼修正密勒碼【編碼器】【編碼器】假設(shè)輸入數(shù)據(jù)假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為為01

40、101001 1010波形波形C實(shí)際上是曼徹斯特的反相波形，用它實(shí)際上是曼徹斯特的反相波形，用它的上升沿輸出變便產(chǎn)生了密勒碼，而用其的上升沿輸出變便產(chǎn)生了密勒碼，而用其上升沿產(chǎn)生一個(gè)凹槽就是修正密勒碼上升沿產(chǎn)生一個(gè)凹槽就是修正密勒碼起始用時(shí)序起始用時(shí)序Z直接與起始位相直接與起始位相連的連的0用時(shí)序用時(shí)序Z相鄰多個(gè)或更多相鄰多個(gè)或更多0，則從第二格，則從第二格0開(kāi)始用時(shí)序開(kāi)始用時(shí)序Z通信結(jié)束用邏通信結(jié)束用邏輯輯0加時(shí)序加時(shí)序Y5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved.5.3 脈沖調(diào)制為什么要進(jìn)行調(diào)制？為什么要進(jìn)行調(diào)制？ 調(diào)制的目的是把傳輸?shù)哪M信號(hào)或

41、數(shù)字信號(hào)，變換成適合調(diào)制的目的是把傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，變換成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，這就意味著要把信源的基帶信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍诺纻鬏數(shù)男盘?hào)，這就意味著要把信源的基帶信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶信號(hào)頻率而言非常高的帶通信號(hào)。個(gè)相對(duì)基帶信號(hào)頻率而言非常高的帶通信號(hào)。工作頻率越高帶寬越高。工作頻率越高帶寬越高。 當(dāng)工作頻率為當(dāng)工作頻率為1GHz1GHz，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬為，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬為10%10%，可以傳輸，可以傳輸100MHz100MHz帶寬的信號(hào)，而當(dāng)工作頻率為帶寬的信號(hào)，而當(dāng)工作頻率為1MHz1MHz，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬為為10%10%，只可以傳輸，只可以傳輸0.1MHz0.

42、1MHz帶寬的信號(hào)。帶寬的信號(hào)。 當(dāng)信號(hào)帶寬加大時(shí)，還可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾能當(dāng)信號(hào)帶寬加大時(shí)，還可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾能力、抗衰落能力。力、抗衰落能力。工作頻率越高，天線尺寸越小。工作頻率越高，天線尺寸越小。 willtg. All rights reserved.將數(shù)據(jù)的將數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼變換為更高頻率的脈沖串，該脈沖串碼變換為更高頻率的脈沖串，該脈沖串的脈沖波形參數(shù)受的脈沖波形參數(shù)受NRZNRZ碼的值碼的值0 0和和1 1調(diào)制。調(diào)制。主要的調(diào)制方式為頻移鍵控主要的調(diào)制方式為頻移鍵控FSKFSK和相移鍵控和相移鍵控PSKPSK。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All r

43、ights reserved. 對(duì)于一個(gè)信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示對(duì)于一個(gè)信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示峰值振幅峰值振幅 (A)(A) 信號(hào)強(qiáng)度之峰值信號(hào)強(qiáng)度之峰值 單位：伏特單位：伏特頻率頻率(f)(f) 信號(hào)變化的速率信號(hào)變化的速率 單位：赫茲單位：赫茲 (Hz)(Hz) 周期周期 T = 1/fT = 1/f相位相位( ( ) ) 相對(duì)于時(shí)間相對(duì)于時(shí)間0 0的波形位置的波形位置正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示 s(s(t t) = ) = A A sin(2 sin(2f t f t + + ) )5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.1 FSK5.3

44、.1 FSK方式方式【FSKFSK波形】波形】FSKFSK是指對(duì)已調(diào)脈沖波形的是指對(duì)已調(diào)脈沖波形的頻率頻率進(jìn)行控制，進(jìn)行控制，F(xiàn)SKFSK調(diào)制方式用于頻率調(diào)制方式用于頻率低于低于135Khz135Khz的情況。的情況。如下為例，數(shù)據(jù)傳輸速率為如下為例，數(shù)據(jù)傳輸速率為fc/40,fcfc/40,fc為射頻載波頻率。為射頻載波頻率。FSKFSK調(diào)制調(diào)制時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)1 1的脈沖頻率的脈沖頻率f f1 1=fc/5=fc/5，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)0 0的脈沖頻率為的脈沖頻率為f f0 0=fc/8=fc/8。5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.1 F

45、SK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK調(diào)制】調(diào)制】FSK實(shí)現(xiàn)的原理框圖實(shí)現(xiàn)的原理框圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.1 FSK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK解調(diào)】解調(diào)】FSKFSK解調(diào)電路原理圖解調(diào)電路原理圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK波形】波形】5.3 脈沖調(diào)制PSK1PSK1（絕對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上升（絕對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上升沿或下降沿（即出現(xiàn)沿或下降沿（即出現(xiàn)1,01,0或或0

46、,10,1交替），則相位將于位起始交替），則相位將于位起始處跳變處跳變180180。PSK2PSK2（相對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，相位在數(shù)據(jù)位為（相對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，相位在數(shù)據(jù)位為1 1時(shí)從位起始處時(shí)從位起始處跳變跳變180180，在數(shù)據(jù)位為，在數(shù)據(jù)位為0 0時(shí)則相位不變。時(shí)則相位不變。 willtg. All rights reserved.5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】選擇相位法電路框圖選擇相位法電路框圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】5.3 脈沖調(diào)

47、制用基帶數(shù)字信號(hào)用基帶數(shù)字信號(hào)S(t)（叫做絕對(duì)碼）去控制電子開(kāi)關(guān)，電子（叫做絕對(duì)碼）去控制電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)按照開(kāi)關(guān)按照S(t)的不同取值進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而完成載波相的不同取值進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而完成載波相位的切換，因此輸出信號(hào)中載波的相位按基帶數(shù)字信號(hào)的位的切換，因此輸出信號(hào)中載波的相位按基帶數(shù)字信號(hào)的規(guī)律而變化，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)相的功能。規(guī)律而變化，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)相的功能。 willtg. All rights reserved.5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】5.3 脈沖調(diào)制由由“碼變換碼變換”方框?qū)⒔^對(duì)碼波形方框?qū)⒔^對(duì)碼波形S(t)變?yōu)橄鄬?duì)碼波形，變?yōu)橄?/p>

48、對(duì)碼波形，再利用相對(duì)碼去進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，最終達(dá)到相對(duì)調(diào)相的再利用相對(duì)碼去進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，最終達(dá)到相對(duì)調(diào)相的目的。目的。 willtg. All rights reserved.5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK解調(diào)】解調(diào)】5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波】【副載波】在在RFIDRFID系統(tǒng)中，副載波的調(diào)制方法主要應(yīng)用在頻率系統(tǒng)中，副載波的調(diào)制方法主要應(yīng)用在頻率為為13.56MHz13.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)中，而且僅是在從系統(tǒng)中，而且僅是在從電子標(biāo)簽向電子標(biāo)簽向閱讀器的

49、數(shù)據(jù)傳輸閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸中采用。中采用。對(duì)對(duì)13.56MHz13.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)，大多數(shù)使用的副載波頻率系統(tǒng)，大多數(shù)使用的副載波頻率為為847kHz847kHz（13.56MHz/1613.56MHz/16）、）、424 kHz424 kHz（13.56MHz/3213.56MHz/32）212 kHz212 kHz（13.56MHz/6413.56MHz/64）。）。5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 應(yīng)答器將基帶編碼調(diào)制到低頻率的副載波頻率上，最后再應(yīng)答器將基帶編碼調(diào)制到低頻率的副載波頻率上，最后再采用采用ASKASK、FSKFS

50、K或或PSKPSK對(duì)副載波進(jìn)行二次調(diào)制。對(duì)副載波進(jìn)行二次調(diào)制。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :采用副載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，調(diào)制管每次導(dǎo)采用副載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，調(diào)制管每次導(dǎo)通時(shí)間較短，對(duì)閱讀器的電源影響小，另由于調(diào)制管的總通時(shí)間較短，對(duì)閱讀器的電源影響小，另由于調(diào)制管的總導(dǎo)通時(shí)間減小，降低了總功耗。有用信息的頻譜分布在導(dǎo)通時(shí)間減小，降低了總功耗。有用信息的頻譜分布在副載波附件而不是載波附件，便于閱讀器對(duì)傳送數(shù)據(jù)信息副載波附件而不是載波附件，便于閱讀器對(duì)傳送數(shù)據(jù)信息的提取，但射頻耦合回路應(yīng)用較寬的頻帶。的提取，但射頻耦合回路應(yīng)用較寬的頻帶。5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reser

51、ved.5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波】【副載波】在在13.56MHz13.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)中，應(yīng)答器將需要傳送的信系統(tǒng)中，應(yīng)答器將需要傳送的信息首先組成相應(yīng)的幀，然后將幀的基帶編碼調(diào)制到副息首先組成相應(yīng)的幀，然后將幀的基帶編碼調(diào)制到副載波頻率上，最后再進(jìn)行載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)向閱讀器的載波頻率上，最后再進(jìn)行載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)準(zhǔn)幀的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)幀的結(jié)構(gòu) 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波調(diào)制】【副載波調(diào)制】1.TYPEA 1.TYPEA 中的副載

52、波調(diào)制中的副載波調(diào)制TYPE ATYPE A規(guī)定：應(yīng)答器向閱讀器通信采用的編碼是曼徹斯特碼，數(shù)據(jù)規(guī)定：應(yīng)答器向閱讀器通信采用的編碼是曼徹斯特碼，數(shù)據(jù)傳輸速率為傳輸速率為106kbps106kbps，副載波頻率，副載波頻率fs=847KHz,fs=847KHz,在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，位的在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，位的表示和編碼方法如下：表示和編碼方法如下：u時(shí)序時(shí)序D D：載波被副載波在位寬度的前半部（：載波被副載波在位寬度的前半部（50%50%）調(diào)制）調(diào)制u時(shí)序時(shí)序E E：載波被副載波在位寬度的后半部調(diào)制。：載波被副載波在位寬度的后半部調(diào)制。u時(shí)序時(shí)序F F：在整位寬度內(nèi)載波不被副載波調(diào)制。：在整位寬度內(nèi)載波不被

53、副載波調(diào)制。 u邏輯邏輯1 1：時(shí)序：時(shí)序D D。u邏輯邏輯0 0：時(shí)序：時(shí)序E E。u通信結(jié)束：時(shí)序通信結(jié)束：時(shí)序F F。u無(wú)信息：無(wú)副載波。無(wú)信息：無(wú)副載波。5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.1.TYPEA 1.TYPEA 中的副載波調(diào)制中的副載波調(diào)制 從上面內(nèi)容可知，在從上面內(nèi)容可知，在TYPE ATYPE A中應(yīng)答器向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，僅中應(yīng)答器向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，僅需要將所傳送的幀結(jié)構(gòu)的需要將所傳送的幀結(jié)構(gòu)的NRZNRZ碼轉(zhuǎn)換為曼徹斯特碼，并用曼徹斯特碼轉(zhuǎn)換為曼徹斯特碼，并用曼徹斯特碼調(diào)制副載波，即可實(shí)現(xiàn)副載波調(diào)制。碼調(diào)制副載波，即可實(shí)現(xiàn)副載波

54、調(diào)制。副載波調(diào)制波形副載波調(diào)制波形 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.2.TYPE B 2.TYPE B 中的副載波調(diào)制中的副載波調(diào)制 TYPE B TYPE B規(guī)定：位編碼采用規(guī)定：位編碼采用NRZNRZ編碼，副載波采用編碼，副載波采用BPSKBPSK方式，邏方式，邏輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移180180來(lái)表示，來(lái)表示，00表示邏輯表示邏輯1 1，0+1800+180表示邏輯表示邏輯0.0.副載波頻率采用副載波頻率采用847kHz847kHz，數(shù)據(jù)傳輸速率為，數(shù)據(jù)傳輸速率為106kbps106kbps。數(shù)位的副載波調(diào)制加負(fù)載調(diào)制數(shù)

55、位的副載波調(diào)制加負(fù)載調(diào)制 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.1 5.4.1 載波載波 載波通常是一個(gè)高頻正弦振蕩信號(hào)，它是信息的載體。在無(wú)線通載波通常是一個(gè)高頻正弦振蕩信號(hào)，它是信息的載體。在無(wú)線通信中，攜有信息的電信號(hào)的頻率非常低，例如，聲音信號(hào)的頻率范圍信中，攜有信息的電信號(hào)的頻率非常低，例如，聲音信號(hào)的頻率范圍約為約為20Hz-20kHz,20Hz-20kHz,如果直接發(fā)送，則需要非常大的天線。如果直接發(fā)送，則需要非常大的天線。 這是因?yàn)樘炀€的幾何尺寸和無(wú)線電波的波長(zhǎng)相關(guān)，只有饋送到天這是因?yàn)樘炀€的幾何尺寸和無(wú)線電波的波長(zhǎng)相關(guān)，只有饋送到天

56、線上的信號(hào)波長(zhǎng)和天線的尺寸可以比擬時(shí)，天線才能有效地輻射和接線上的信號(hào)波長(zhǎng)和天線的尺寸可以比擬時(shí)，天線才能有效地輻射和接收電磁波。收電磁波。 c=f c=f 因此，無(wú)線廣播中需要將信號(hào)搭乘到更高頻率上去傳輸，如因此，無(wú)線廣播中需要將信號(hào)搭乘到更高頻率上去傳輸，如fc=700kHz,fc=700kHz,頻率頻率fcfc的高頻信號(hào)稱(chēng)為載波。的高頻信號(hào)稱(chēng)為載波。 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，和通常無(wú)線通信系統(tǒng)的情況不同的是，正弦載波除系統(tǒng)中，和通常無(wú)線通信系統(tǒng)的情況不同的是，正弦載波除了是信息的載體，在無(wú)源應(yīng)答器中還具有提供能量的作用。了是信息的載體，在無(wú)源應(yīng)答器中還具有提供能量的作用。5.3 脈沖

57、調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4 正弦波調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相振幅鍵控振幅鍵控ASK（線性）（線性）移頻鍵控移頻鍵控FSK（非線性）（非線性）移相鍵控移相鍵控PSK絕對(duì)移相鍵控PSK相對(duì)移相鍵控（差分）DPSK willtg. All rights reserved.正弦載波的正弦載波的3種鍵控波形種鍵控波形5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.2 5.4.2 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK波形和頻譜波形和頻譜 RFID RFID系統(tǒng)通常采用數(shù)字調(diào)制方式傳送信息，系統(tǒng)通常采用數(shù)字調(diào)制方式傳送信

58、息，調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)（包括數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)脈沖）對(duì)正弦波進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)（包括數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)脈沖）對(duì)正弦波進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)脈沖包括前面介紹的脈沖包括前面介紹的NRZNRZ碼的碼的FSK,PSKFSK,PSK調(diào)制波和副載波調(diào)制信調(diào)制波和副載波調(diào)制信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)包括曼徹斯特碼、密勒碼、米勒修正碼信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)包括曼徹斯特碼、密勒碼、米勒修正碼信號(hào)等，這些號(hào)等，這些信號(hào)包含了傳送的信息信號(hào)包含了傳送的信息。 數(shù)字調(diào)制的方法有幅移鍵控（數(shù)字調(diào)制的方法有幅移鍵控（ASKASK）、頻移鍵控（）、頻移鍵控（FSKFSK）、）、和相移鍵控（和相移鍵控（PSKPSK）。而）。而ASKASK是是RFID

59、RFID系統(tǒng)中采用較多的方式系統(tǒng)中采用較多的方式。5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.2 5.4.2 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK ASK ASK的時(shí)域波形見(jiàn)下圖。的時(shí)域波形見(jiàn)下圖。 5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.3 5.4.3 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK方式的實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)現(xiàn)1 1、負(fù)載調(diào)制、負(fù)載調(diào)制應(yīng)答器向閱讀器的信息傳輸應(yīng)答器向閱讀器的信息傳輸 5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.3 5.4.3 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK方式的實(shí)現(xiàn)方式的

60、實(shí)現(xiàn)1 1、負(fù)載調(diào)制、負(fù)載調(diào)制在閱讀器中的應(yīng)用在閱讀器中的應(yīng)用 在閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時(shí)，常需要一定幅度的在閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時(shí)，常需要一定幅度的ASKASK調(diào)制。調(diào)制。例如，在例如，在ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)中，TYPE BTYPE B的閱讀器想應(yīng)答器傳的閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時(shí)，采用輸信息時(shí)，采用10%10%調(diào)制度的調(diào)制度的ASKASK調(diào)制，調(diào)制波形如下。調(diào)制，調(diào)制波形如下。5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved.5.4.3 5.4.3 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK方式的實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)現(xiàn)2 2、100%100%