數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法

數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法 在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€(gè)方面的問題： 一是外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯(cuò)誤； 二是多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。運(yùn)用數(shù)據(jù)檢驗(yàn)（差錯(cuò)檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個(gè)問題。2第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法差錯(cuò)隨機(jī)錯(cuò)誤：由信道中的隨機(jī)噪聲干擾引起。在出現(xiàn)這種錯(cuò)誤時(shí)，前后位之間的錯(cuò)誤彼此無關(guān)。突發(fā)錯(cuò)誤：由突發(fā)干擾引起，當(dāng)前面出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，后面往往也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，它們之間有相關(guān)性?；旌襄e(cuò)誤突發(fā)錯(cuò)誤長度b=5

3第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法差錯(cuò)控制在傳輸信息數(shù)據(jù)中增加一些冗余編碼，使監(jiān)督碼元和信息碼元之間建立一種確定的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制編碼和差錯(cuò)控制解碼功能。反饋重發(fā)（ARQ）、前向糾錯(cuò)（FEC）和混合糾錯(cuò)（HEC） 反饋重發(fā)發(fā)送端需要在得到接收端正確收到所發(fā)信息碼元（通常以幀的形式發(fā)送）的確認(rèn)信息后，才能認(rèn)為發(fā)送成功。 前向糾錯(cuò)接收端通過糾錯(cuò)解碼自動(dòng)糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的編碼技術(shù)

混合糾錯(cuò)是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計(jì)思想是對出現(xiàn)的錯(cuò)誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯(cuò)。

4第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法檢糾錯(cuò)碼信息碼元與監(jiān)督碼元信息碼元k監(jiān)督碼元r

5第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法檢糾錯(cuò)碼的分類6第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法分組碼碼組的監(jiān)督碼元僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，而與其他碼元組的信息碼元無關(guān)卷積碼碼組的監(jiān)督碼元不僅與本碼組的信息碼元相關(guān)，而且與本碼組相鄰的前m個(gè)時(shí)刻輸入的碼組的信息碼元之間也具有約束關(guān)系性能優(yōu)于分組碼交織碼利用交織技術(shù)構(gòu)造出來的編碼7第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法交織碼8第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法RFID中的差錯(cuò)檢測CRC碼（循環(huán)冗余碼）——較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，硬件實(shí)現(xiàn)簡單算法步驟9第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法RFID中的差錯(cuò)檢測CRC碼（循環(huán)冗余碼）——較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，硬件實(shí)現(xiàn)簡單算法步驟將k位信息寫成k-1階多項(xiàng)式M(X)；設(shè)生成多項(xiàng)式G(X)的階為r；用模2除法計(jì)算XrM(X)/G(X)，獲得余數(shù)多項(xiàng)式R(X)；用模2減法求得傳送多項(xiàng)式T(X)，T(X)=XrM(X)-R(X)，則T(X)多項(xiàng)式系數(shù)序列的前k位為信息位，后r位為校驗(yàn)位，總位數(shù)n=k+r。10第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法防碰撞算法有兩個(gè)或兩個(gè)以上的應(yīng)答器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就會(huì)出現(xiàn)通信沖突，產(chǎn)生數(shù)據(jù)相互的干擾，即碰撞。多個(gè)應(yīng)答器處在多個(gè)閱讀器的工作范圍之內(nèi)，它們之間的數(shù)據(jù)通信也會(huì)引起數(shù)據(jù)干擾。采取防碰撞（沖突）協(xié)議，由防碰撞算法（Anti-collisionAlgorithms）和有關(guān)命令來實(shí)現(xiàn)。11第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法ALOHA算法純ALOHA算法用于只讀系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入射頻能量場被激活以后，它就發(fā)送存儲(chǔ)在應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)在一個(gè)周期性的循環(huán)中不斷發(fā)送，直至應(yīng)答器離開射頻能量場。時(shí)隙ALOHA算法把時(shí)間分為離散的時(shí)間段（時(shí)隙），每段時(shí)間對應(yīng)一幀動(dòng)態(tài)時(shí)隙ALOHA算法閱讀器在等待狀態(tài)中的循環(huán)時(shí)隙段內(nèi)發(fā)送請求命令，該命令使工作應(yīng)答器同步，然后提供1或2個(gè)時(shí)隙給工作應(yīng)答器使用，工作應(yīng)答器將選擇自己的傳送時(shí)隙，如果在這1或2個(gè)時(shí)隙內(nèi)有較多應(yīng)答器發(fā)生了數(shù)據(jù)碰撞，閱讀器就用下一個(gè)請求命令增加可使用的時(shí)隙數(shù)（如4，8，…），直至不出現(xiàn)碰撞為止。信道吞吐率

S=Ge-2G

信道吞吐率

S=Ge-G

12第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法二進(jìn)制樹型搜索算法13第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)中的防碰撞協(xié)議TYPEA幀有3種類型：短幀、標(biāo)準(zhǔn)幀和面向比特的防碰撞幀。命令集REQA/WUPA命令A(yù)TQA應(yīng)答ANTICOLLISION和SELECT命令SAK應(yīng)答HALT命令14第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法PICC的狀態(tài)Power-off（斷電）狀態(tài)Idle（休閑）狀態(tài)Ready（就緒）狀態(tài)Active（激活）狀態(tài)Halt（停止）狀態(tài)16第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法防碰撞流程17第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協(xié)議REQB/WUPB命令SLOT-MARKER命令A(yù)TQB應(yīng)答ATTRIB命令HLTB命令及應(yīng)答18第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月TYPEB防碰撞過程示例第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法碰撞檢測檢測接收到的電信號(hào)參數(shù)（如信號(hào)電壓幅度、脈沖寬度等）是否發(fā)生了非正常變化，但是對于無線電射頻環(huán)境，門限值較難設(shè)置；通過差錯(cuò)檢測方法檢查有無錯(cuò)碼，雖然應(yīng)用奇偶校驗(yàn)、CRC碼檢查到的傳輸錯(cuò)誤不一定是數(shù)據(jù)碰撞引起，但是這種情況的出現(xiàn)也被認(rèn)為是出現(xiàn)了碰撞；利用某些編碼的性能，檢查是否出現(xiàn)非正常碼來判斷是否產(chǎn)生數(shù)據(jù)碰撞，如曼徹斯特碼，若以2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率的NRZ碼表示曼徹斯特碼，則出現(xiàn)11碼就說明產(chǎn)生了碰撞，并且可以知道碰撞發(fā)生在哪一位。20第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法設(shè)計(jì)實(shí)例MCRF250芯片非接觸可編程無源RFID器件工作頻率（載波）為125kHz兩種工作模式：初始模式（Native）和讀模式。只讀數(shù)據(jù)傳送，片內(nèi)帶有一次性可編程（OTP）的96位或128位用戶存儲(chǔ)器（支持48位或64位協(xié)議）；具有片上整流和穩(wěn)壓電路；低功耗；編碼方式為NRZ碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼；調(diào)制方式為FSK、PSK和直接調(diào)制；封裝方式有PDIP和SOIC兩種。21第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月4數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算