RFID編碼


信號編碼系統包括信源編碼和信道編碼兩大類,器作用是把要傳輸的信息盡可能的與傳輸信道相匹配,並提供對信息的某種保護以防止信息受到干擾。信源編碼與信源譯碼的目的是提高信息傳輸的有效性以及完成模數轉換等;信道編碼與信道譯碼的目的是增強信號的抗干擾能力,提高傳輸的可靠性。

常見的編碼方法如下圖:

RFID系統常用編碼方法:

  • 反向不歸零(NRZ)編碼
  • 曼徹斯特(Manchester)編碼
  • 單極性歸零(RZ)編碼
  • 差動雙相(DBP)編碼
  • 密勒(Miller)編碼和差動編碼


1、反向不歸零編碼(NRZ,Non Return Zero)

反向不歸零編碼用高電平表示二進制“1”,低電平表示二進制“0”,如下圖所示:

此碼型不宜傳輸,有以下原因

  • 有直流,一般信道難於傳輸零頻附近的頻率分量;
  • 接收端判決門限與信號功率有關,不方便使用;
  • 不能直接用來提取位同步信號,因為NRZ中不含有位同步信號頻率成分;
  • 要求傳輸線有一根接地。

注:ISO14443 TYPE B協議中電子標簽和閱讀器傳遞數據時均采用NRZ

2、曼徹斯特編碼(Manchester)

曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼(Split-Phase Coding)。

某比特位的值是由該比特長度內半個比特周期時電平的變化(上升或下降)來表示的,在半個比特周期時的負跳變表示二進制“1”,半個比特周期時的正跳變表示二進制“0”,如下圖所示:

曼徹斯特編碼的特點

  • 曼徹斯特編碼在采用負載波的負載調制或者反向散射調制時,通常用於從電子標簽到讀寫器的數據傳輸,因為這有利於發現數據傳輸的錯誤。這是因為在比特長度內,“沒有變化”的狀態是不允許的。
  • 當多個標簽同時發送的數據位有不同值時,則接收的上升邊和下降邊互相抵消,導致在整個比特長度內是不間斷的負載波信號,由於該狀態不允許,所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發生的具體位置。
  • 曼徹斯特編碼由於跳變都發生在每一個碼元中間,接收端可以方便地利用它作為同步時鍾。

注:

  • ISO14443 TYPE A協議中電子標簽向閱讀器傳遞數據時采用曼徹斯特編碼。
  • ISO18000-6 TYPE B 讀寫器向電子標簽傳遞數據時采用的是曼徹斯特編碼

3、單極性歸零編碼(Unipolar RZ)

當發碼1時發出正電流,但正電流持續的時間短於一個碼元的時間寬度,即發出一個窄脈沖

當發碼0時,完全不發送電流

單極性歸零編碼可用來提取位同步信號。

4、差動雙相編碼(DBP)

差動雙相編碼在半個比特周期中的任意的邊沿表示二進制“0”,而沒有邊沿就是二進制“1”,如下圖所示。此外在每個比特周期開始時,電平都要反相。因此,對於接收器來說,位節拍比較容易重建

5、密勒編碼(Miller)

密勒編碼在半個比特周期內的任意邊沿表示二進制“1”,而經過下一個比特周期中不變的電平表示二進制“0”。一連串的比特周期開始時產生電平交變,如下圖所示,因此,對於接收器來說,位節拍也比較容易重建。

6、修正密勒碼編碼

7、脈沖-間歇編碼

對於脈沖—間歇編碼來說,在下一脈沖前的暫停持續時間t表示二進制“1”,而下一脈沖前的暫停持續時間2t則表示二進制“0”,如下圖所示。


這種編碼方法在電感耦合的射頻系統中用於從讀寫器到電子標簽的數據傳輸,由於脈沖轉換時間很短,所以就可以在數據傳輸過程中保證從讀寫器的高頻場中連續給射頻標簽供給能量。


8、脈沖位置編碼(PPM,Pulse Position Modulation)

脈沖位置編碼與上述的脈沖間歇編碼類似,不同的是,在脈沖位置編碼中,每個數據比特的寬度是一致的。

其中,脈沖在第一個時間段表示“00”,第二個時間段表示“01”, 第三個時間段表示“10”, 第四個時間段表示“11”, 如圖所示

注:ISO15693協議中,數據編碼采用PPM

9、FM0編碼

FM0(即Bi-Phase Space)編碼的全稱為雙相間隔碼編碼、

工作原理是在一個位窗內采用電平變化來表示邏輯。如果電平從位窗的起始處翻轉,則表示邏輯“1”。如果電平除了在位窗的起始處翻轉,還在位窗中間翻轉則表示邏輯“0”。

注:ISO18000-6 typeA 由標簽向閱讀器的數據發送采用FM0編碼

10、PIE編碼

PIE(Pulse interval encoding)編碼的全稱為脈沖寬度編碼,原理是通過定義脈沖下降沿之間的不同時間寬度來表示數據。

在該標准的規定中,由閱讀器發往標簽的數據幀由SOF(幀開始信號)、EOF(幀結束信號)、數據0和1組成。在標准中定義了一個名稱為“Tari”的時間間隔,也稱為基准時間間隔,該時間段為相鄰兩個脈沖下降沿的時間寬度,持續為25μs。

注:ISO18000-6 typeA 由閱讀器向標簽的數據發送采用PIE編碼

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注:選擇編碼方法的考慮因素

編碼方式的選擇要考慮電子標簽能量的來源

在REID系統中使用的電子標簽常常是無源的,而無源標簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身的能量供應。為了保證系統的正常工作,信道編碼方式必須保證不能中斷讀寫器對電子標簽的能量供應。

在RFID系統中,當電子標簽是無源標簽時,經常要求基帶編碼在每兩個相鄰數據位元間具有跳變的特點,這種相鄰數據間有跳變的碼,不僅可以保證在連續出現“0”時對電子標簽的能量供應,而且便於電子標簽從接收到的碼中提取時鍾信息。

編碼方式的選擇要考慮電子標簽的檢錯的能力

出於保障系統可靠工作的需要,還必須在編碼中提供數據一級的校驗保護,編碼方式應該提供這種功能。可以根據碼型的變化來判斷是否發生誤碼或有電子標簽沖突發生。

在實際的數據傳輸中,由於信道中干擾的存在,數據必然會在傳輸過程中發生錯誤,這時要求信道編碼能夠提供一定程度的檢測錯誤的能力。

曼徹斯特編碼、差動雙向編碼、單極性歸零編碼具有較強的編碼檢錯能力。

編碼方式的選擇要考慮電子標簽時鍾的提取

在電子標簽芯片中,一般不會有時鍾電路,電子標簽芯片一般需要在讀寫器發來的碼流中提取時鍾。

曼徹斯特編碼、密勒編碼、差動雙向編碼容易使電子標簽提取時鍾。


==========================【Origin and Reference】==========================

http://tech.rfidworld.com.cn/2011_06/4a8394d70550da1c.html


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