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无线射频识别(RFID)技术---第5章_编码与调制解答.ppt 90页
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信号 (signals) 数据的电气或电磁表示方式 有模拟信号或数字信号两种形式。 模拟信号 (analog signals) 信号波形随时间连续变化； 通常用连续变化的电压值表示。 数字信号(digital signals) 瞬时跳变直方形；
只有有限个特定的电压值。 模拟信号和数字信号之间是可以互相转换的
最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示—— 峰值振幅 (A) 信号强度之峰值 单位：伏特 频率(f) 信号变化的速率 单位：赫兹 (Hz) 周期 T = 1/f 相位(?) 相对于时间0的波形位置 正弦波可用下式表示
　s(t) = A sin(2πf t + ?) 【信号的频谱和带宽】 时域 (time domain) 显示信号振幅随时间变化的情况 信号随时间变化的情况（时间的函数） 通常由电子线路设计师使用 频域 (frequency domain) 显示信号振幅随频率变化的情况 信号中频率分量的组成情况（频率的函数） 通常由通信系统设计师使用 【信号的频谱和带宽】 【信号的频谱和带宽】 传输介质 无线传输 传输损耗与失真 传输损耗与失真—衰减 传输损耗与失真—衰减 传输损耗与失真—时延失真（变形） 传输损耗与失真—噪声 信道的最大容量 数据编码(信源编码和信道编码 )
信源编码是对信源信息进行加工处理，模拟数据要经过采样、量化和编码变换为数字数据，为降低所需要传输的数据量，在信源编码中还采用了数据压缩技术。
信道编码是将数字数据编码成适合于在数字信道上传输的数字信号，并具有所需的抵抗差错的能力，即通过相应的编码方法使接收端能具有检错或纠错能力。
【基带信号和宽带信号】 基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同 的电压来表示，然后送到线路上去传输。
宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复 用模拟信号。
【数字基带信号的波形】 74HC74功能表 差分曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码波形图：“1”代表没有跳变（也就是说上 一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在 低开始）； “0”代表有跳变（也就是说上一个波形图在高位 现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始） 思考题： 数据码为：001110 请画出单极性不归零码、双极性不归零码、 单极性归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特 码五种编码的波形图。 应答器将基带编码调制到低频率的副载波频率上，最后再采用ASK、FSK或PSK对副载波进行二次调制。 优点:①采用副载波信号进行负载调制时，调制管每次导通时间较短，对阅读器的电源影响小，另由于调制管的总导通时间减小，降低了总功耗。②有用信息的频谱分布在副载波附件而不是载波附件，便于阅读器对传送数据信息的提取，但射频耦合回路应用较宽的频带。
正弦载波的3种键控波形 差错
随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。
突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。
混合错误：既出现随机错误，又出现突发错误。
差错控制 在传输信息数据中增加一些冗余编码，使监督码元和信息码元之间建立一种确定的关系，实现差错控制编码和差错控制解码功能 。 反馈重发（ARQ）、前向纠错（FEC）和混合纠错（HEC）
信息码元与监督码元
检纠错码的分类
奇偶校验码是一种最简单而有效的数据校验方法。 实现方法: 在每个被传送码的左边或右边加上1位奇偶校验位 0或1, 若采用奇校验位, 只需把每个编码中1的个数凑成奇数 ; 若采用偶校验位, 只要把每个编码中1的个数凑成偶数。 检验原理: 这种编码能发现1个或奇数个错, 但因码距较小,
不能实现错误定位。 对奇偶校验码的评价:它能发现一位或奇数个位出错，但无错 误定位和纠错能力。尽管奇偶校验码的检错能力较低，但对 出错概率统计, 其中70～80％是1位错误, 另因奇偶校验码实 现简单, 故它还是一种应用最广泛的校验方法。 实际应用中, 多采用奇校验, 因奇校验中不存在全“0”代码 , 在某些场合下更便于判别。
奇偶校验的校验方程 设7位信息码组为C7C6C5C4C3C2C1, 校验码为C0 ,则对偶校验, 当满足 C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝0
…… （1） 时, 为合法码; 对奇校验, 当满足 C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0 ＝1
……（2） 时, 为合法码。这里的⊕表示模2相加。 对于偶校验, 合法码字应满足
∑ Ci⊕C0＝0
…… （3）
i=1 对于奇校验, 合法码字应满足
正在加载中，请稍后...FSK: 即按数字数据的值（0或1）调制载波的频率。例如对应二进制0的载波频率为F1，而对应二进制1的载波频率为F2。该技术抗干扰性能好，但占用带宽较大。在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达到1200bps的速率。 PSK: 即按数字数据的值调制载波相位。例如用180相移表示1，用0相移表示0。这种调制技术抗干扰性能最好，且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟，并对传输速率起到加倍的作用。 4．RFID系统主要由哪几部分组成？RFID工作原理是什么。 （1）电子标签、读写器、RFID中间件、应用系统 （2）标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 6. 编码是RFID系统的重要组成部分，通常RFID系统的编码有四中方式，分别为单极性归零编码，单极性不归零编码，双极性不归零编码，曼彻斯特编码。如图4-1所示，请标明对应的编码方式，并说明每一种编码方式的特点。
C单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码1 和0，而且在发送码1 时高电平在整个码元期间T 只持续一段时间τ，其余时间返回零电平．在单极性归零码中，τ/T 称为占空比．单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型．也就是说其他适合信道传输但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号． A极性不归零码,无电压(也就是元电流)用来表示\而恒定的正电压用来表示\。每一个码元时间的中间点是采样时间,判决门限为半幅度电平(即0.5)。也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间,就判为\码,如果在O与0.5之间就判为\码。每秒钟发送的二进制码元数称为\码速\。 B双极性不归零码,\码和\码都有电流,但是\码是正电流,\码是负电流,正和负的幅度相等,故称为双极性码。此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为\码;若在零电平以下为负,判为\码。 D曼彻斯特编码，常用于局域网传输。曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的性能。但每一个码都被调成两个电平，所以只有调制速率的1/2。 一、填空题 1、自动识别技术是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，常见的自动识别技术有 语音识别技术 、 图像识别技术
射频识别技术 、 条码识别技术 （至少列出四种）。 2、RFID的英文缩写是
Radio Frequency Identification。 3、RFID系统通常由 电子标签 、 读写器和 计算机通信网络 三部分组成。 4、在RFID系统工作的信道中存在有三种事件模型：① 以能量提供为基础的事件模型 、②
以时序方式提供数据交换的事件模型 、③
以数据交换为目的的事件模型 。 5、时序指的是读写器和电子标签的工作次序。通常有两种时序：一种是TTF ；另一种是 RTF 。 6、读写器和电子标签通过各自的天线构建了二者之间的非接触信息传输通道。根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为三个区域： 非辐射场区
辐射近场区 、
辐射远场区 。 7、上一题中第二个场区与第三个场区的分界距离R为 为D，天线波长为?。） 8、在RFID系统中，读写器与电子标签之间能量与数据的传递都是利用耦合元件实现的，RFID系统中的耦合方式有两种： 电感耦合式 、 电磁反向散射耦合式 。 9、读写器和电子标签之间的数据交换方式也可以划分为两种，分别是 负载调制 、
反向R?2D2/? 。（已知天线直径散射调制 。 10、按照射频识别系统的基本工作方式来划分，可以将射频识别系统分为 全双工 、 半双工 、 时序系统
。 11、读写器天线发射出去的电磁波是以球面波的形式向外空间传播的，所以距离读写器R处的电子标签的功率密度S为：
S?(PTX?GTX)/(4?R2) 。（已知读写器的发射 功率为PTx，读写器发射天线的增益为GTx，电子标签与读写器之间的距离为R） 12、按照读写器和电子标签之间的作用距离可以将射频识别系统划分为三类：
密耦合系统
远耦合系统 、 远距离系统 。 13、典型的读写器终端一般由
射频模块 、
逻辑控制模块 三部分构成。 14、控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。一般读写器的I/O接口形式主要有：
以太网接口 、 RS-232串行接口、RS-485串行接口
。 15、随着RFID技术的不断发展，越来越多的应用对RFID系统的读写器也提出了更高的要求，未来的读写器也将朝着 多功能 、
便携式 、 嵌入式 、
模块化（至少列出5种）的方向发展。 16、从功能上来说，电子标签一般由
天线 、 调制器 、
编码发生器 、
时钟 、 存储电路 组成。 17、读写器之所以非常重要，这是由它的功能所决定的，它的主要功能有 与电子标签通信 、 标签供能 、
多标签识别 、 移动目标识别（至少列出4种）
。 18、根据电子标签工作时所需的能量来源，可以将电子标签分为 有源标签、无源标签
两种。 19、按照不同的封装材质，可以将电子标签分为 纸标签 、 塑料标签 、 玻璃标签 。 20、电子标签的技术参数主要有 能量需求 、 传输速率 、 读写速度 、
工作频率 、
（列出四种即可）。 21、未来的电子标签将有以下的发展趋势： 标签成本低 、 工作距离更远 、 体积更小 、 无线可读性性能更完善 、 标签附属功能更多
、 快速多标签读写功能更加完善 、标签存储量更大。 22、完整性是指信息未经授权不能进行改变的特性，保证信息完整性的主要方法包括以下几种： 协议 、 纠错编码方法 、 密码校验和方法 、 数字签名 、
公证 。（列出4种即可） 23、常用的差错控制方式主要有 检错重发 、 前向纠错 、 混合纠错 。 24、差错控制时所使用的编码，常称为纠错编码。根据码的用途，可分为 检错码 和纠错码 。 25、在发送端需要在信息码元序列中增加一些差错控制码元，它们称为 监督码元 。 26、设信息位的个数为k，监督位的个数为r，码长为n=k+r，则汉明不等式为： 或
27、两个码组中对应位上数字不同的位数称为 码距 ，又称 汉明距离 ，用符号D（a，b）表示，如两个二元序列a=111001，b=101101，则D（a，b）= 2 。 28、最常用的差错控制方法有 奇偶校验 、 循环冗余校验 、 汉明码 。 29、在偶校验法中，无论信息位多少，监督位只有1位，它使码组中“1”的数目为 偶数 。 30、常用的奇偶检验法为 垂直奇偶校验 、 水平奇偶校验 、
水平垂直奇偶校验 。 31、RFID系统中的数据传输也分为两种方式：阅读器向电子标签的数据传输，称为 下行链路传输 ；电子标签向阅读器的数据传输，称为 上行链路传输 。 32、电感耦合式系统的工作模型类似于变压器模型。其中变压器的初级和次级线圈分别是 阅读器的天线线圈 和 电子标签的天线线圈 。 33、电子标签按照天线的类型不同可以划分为 线圈型 、 微带贴片型 、 偶极子型 三种。 34、随着RFID技术的进一步推广，一些问题也相应出现，这些问题制约着它的发展，其中最为显著的是数据安全问题。数据安全主要解决 数据保密 和 认证 的问题。 35、常见的密码算法体制有 对称密码体制 和 非对称密码体制 两种。 36、根据是否破坏智能卡芯片的物理封装，可以将智能卡的攻击技术分为破坏性攻击和非破坏性攻击两类。 37、RFID系统中有两种类型的通信碰撞存在，一种是 阅读器碰撞 ，另一种是 电子标签碰撞 。 38、为了防止碰撞的发生，射频识别系统中需要设计相应的防碰撞技术，在通信中这种技术也称为多址技术，多址技术主要分为以下四种： 空分多址法 、 频分多址法 、
码分多址法 、 时分多址法 。 39、TDMA算法又可以分为 基于概率的ALOHA算法 和 确定的二进制算法 两种。 40、上述两种TDMA算法中，会出现“饿死”现象的算法是 基于概率的ALOHA算法 。 2r?1?n 2r?k?r?1 。
1. 物联网(Internet of things)被称为是信息技术的一次革命性创新，成为国内外IT业界和社会关注的焦点之一。它可以分为 标识 、 感知 、 处理 、 信息传送 四个环节。 2. 上述物联网四个环节对应的关键技术分别为
RFID 、 传感器 、 智能芯片 、 无线传感网络 。 3. RFID系统按照工作频率分类，可以分为 低频 、 高频 、 超高频 、 微波 四类。 4. 高频RFID系统典型的工作频率是 13.56MHZ 。 5. 超高频RFID系统遵循的通信协议一般是 ISO18000-7 、 ISO18000-6 、 EPC Global c0
Gren2 。 6. 目前国际上与RFID相关的通信标准主要有： ISO/IEC 18000标准 、 EPC Global标准 。 7. 基于概率的ALOHA算法又可以分为 纯ALOHA算法 、 时隙ALOHA算法 、帧时隙ALOHA算法等。 8.
电子标签含有物品唯一标识体系的编码，其中 电子产品代码 是全球产品代码的一个分支，它包含著一系列的数据和信息，如产地、日期代码和其他关键的供应信息。 9． 超高频RFID系统的识别距离一般为 1~10m 。 10．超高频RFID系统数据传输速率高，可达 1kb/s 。
二、选择题 1、
是电子标签的一个重要组成部分，它主要负责存储标签内部信息，还负责对标签接收到的信号以及发送出去的信号做一些必要的处理。 A、天线
B、电子标签芯片
C、射频接口
D、读写模块 2、绝大多数射频识别系统的耦合方式是
。 A、电感耦合式 B、电磁反向散射耦合式
C、负载耦合式 D、反向散射调制式 3、在RFID系统中，电子标签的天线必须满足一些性能要求。下列几项要求中哪一项不需要满足
。 A、体积要足够小B、要具有鲁棒性
C、价格不应过高
D、阻抗要足够大 4、读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是
B 。 A、射频模块
C、读写模块
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