什么是RFID系统编码

1.数据和信号

     数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，如语音、温度、压力等。数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本或字符串。在电子标签中存放的数据是数字数据。
    在通信系统中，数据以电气信号的形式从一点传向另一点。信号是数据的电气或者电磁形式的编码，信号可以分为模拟信号和数字信号。
    模拟信号是连续变化的电磁波，可以通过不同的介质传输，如有线信道和无线信道。模拟信号在时域中表现为连续的变化，在频域中其频谱是离散的。模拟信号用来表示模拟数据。
    数字信号是一种电压脉冲序列，数据取离散值，它可以通过有线介质传输。数字信号用于表示数字数据，通常可用信号的两个稳态电平来表示，一个表示二进制的0，另一个表示二进制的1。

2.信号的带宽
   信号的带宽是指信号频谱的宽度。很多信号具有无限的带宽，但是信号的大部分能量往往集中在较窄的一段频带中，这个频带称为该信号的有效带宽或带宽。

3.传输介质
   传输介质是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路。传输介质可以分为有线传输介质和无线传输介质。RFID系统信道的传输介质为磁场（电感耦合）和电磁波（微波），都属于无线传输。
RFID系统所用的频率为小于135kHz的LF频率及ISM频率的13.56MHz（HF）、433MHz（UHF）、869MHz（UHF）、915MHz（UHF）、2.45GHz（UHF）、5.8GHz（SHF）。

4.信道
    与信号可分为模拟信号和数字信号相似，信道也可以分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类。但应注意的是，数字信号经过数模变换后就可以在模拟信道上传送，模拟信号经过模数变换后也可以在数字信道上传送。
1）数据传输速率
    数据传输速率指每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps或b/s。其计算公式为:s=1/T log2N (dps)

   式中，T为一个数字脉冲信号的宽度（全宽码）或重复周期（归零码），单位为秒；N为一个码元所取的离散值个数。
    通常N=2K，K为二进制信息的位数，K=log2N。
     当N=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。
2）信号传输速率
   信号传输速率指单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。其计算公式为
   式中，T为信号码元的宽度，单位为秒。
   信号传输速率也称码元速率、调制速率或波特率。
由式（4-1）、式（4-2）得

S=B log2N (dps)  或  B=S/log2N(Baud)

5.信道容量

    给定条件，给定通信路径或信道上的数据传输速率称为信道容量。信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，其单位为位/秒（bps）。信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。
    信道容量和传输带宽成正比关系。实际所用的带宽都有一定的限制，这往往是考虑到不要对其他的信号源产生干扰，从而有意对带宽进行了限制。因此，必须尽可能高效率地使用带宽，这样能在有限的带宽中获得最大的数据传输速率。制约带宽使用效率的主要因素是噪声。
1）离散的信道容量
   奈奎斯特（Nyquist）在无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系为

B=2 H (Baud)
奈奎斯特公式：无噪信道传输能力公式，为

C=2 H log2N(bps)
式中，H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；N为一个码元所取的离散值个数。
2）连续的信道容量
香农公式：带噪信道容量公式，为

C=H log2(1+S/N) (bps)
式中，S为信号功率；N为噪声功率；S/N为信噪比，通常把信噪比表示成10lg（S/N）分贝（dB）。

6.编码
     RFID系统的结构与通信系统的基本模型结构相类似，满足了通信功能的基本要求。其读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型相类似的结构。其读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要功 能块，按读写器到电子标签的数据传输方向，RFID系统的通信模型主要由读写器（发送器）中的信号编码（信号处理）和调制器（载波电路），传输介质（信道），以及电子标签（接收器）中的解调器（载波回路）和信号译码（信号处理）组成。
1）RFID数据传输的常用编码格式
数字基带信号波形，可以用不同形式的代码来表示二进制的“1”和“0”。RFID系统通常使用下列编码方法中的一种：反向不归零（NRZ）编码、曼彻斯特（Manchester）编码、单极性归零（RZ）编码、差动双相（DBP）编码、密勒（Miller）编码和差动编码。
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，因为矩形脉冲易于产生和变换。下面以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。
（1）反向不归零（Non Return Zero，NRZ）编码。
反向不归零编码用高电平表示二进制“1”，用低电平表示二进制“0”，此码型不宜传输，有以下原因：有直流，一般信道难于传输零频附近的频率分量；接收端判决门限与信号功率有关，不方便使用；不能直接用来提取位同步信号，因为在NRZ中不含位同步信号频率成分；要求传输线有一根接地。
设消息代码由二进制符号“0”、“1”组成，则单极性不归零编码如图4-9（a）所示。这里，基带信号的零电位及正电位分别与二进制符号的“0”及“1”一一对应。由此可见，它是一种最简单的常用码型。
（2）单极性归零（RZ）编码。
单极性归零码是在传送“1”码时发送一个宽度小于码元持续时间的归零脉冲，而在传送“0”码时不发送脉冲，即代表数码的脉冲在小于码的间间隔内电平回到零值，因此它又称为归零码。它的特点是码元间隔明显，有利于码元定时信号的提取，但码元的能量较小。
（3）双极性不归零编码。
双极性不归零（NRZ）编码，其特点是数字消息用两个极性相反而幅度相等的脉冲表示。它与单极性码相比较有以下优点：
① 从平均统计角度来看，消息“1”和“0”的数目各占一半，因此无直流分量；
② 接收双极性码时判决门限电平为零，稳定不变，因而不受信道特性变化的影响，抗噪声性能好；
③ 可以在电缆等无接地的传输线上传输。
（4）曼彻斯特（Manchester）编码。
     曼彻斯特编码也称分相编码（Split—Phase Coding），其波形如图4-10 所示，在每一位的中间有一个跳变。位中间的跳变既作为时钟，又作为数据，其从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示0。曼彻斯特编码也是一种归零码。曼彻斯特编码在采用负载波的负载调制或者反向散射调制时，通常用于从电子标签到读写器的数据传输，因为这有利于发现数据传输的错误。究其原因，在曼彻斯特编码中“没有变化”的状态是不允许的。当多个电子标签同时发送的数据位有不同值时，接收的上升边和下降边互相抵消，导致在整个位长度内是不间断的副载波信号，由于该状态不允许，所以读写器利用该错误就可以判定碰撞发生的具体位置。
（5）密勒（Miller）编码。
      Miller编码也称延迟调制码，是一种变形双向码。其编码规则为：对原始符号，如果是“1”码元起始，则不跳变，用中心点出现跳变来表示，即用10或01表示。对原始符号“0”则分成单个“0”还是连续“0”分别进行处理：对于单个“0”，保持0前的电平不变，即在码元边界处的电平不跳变，码元中间点处的电平也不跳变；对于连续“0”，则使连续两个“0”的边界处发生电平跳变。
      密勒编码在半个位周期内的任意边沿表示二进制“1”，而经过下一个位周期中不变的电平用二进制“0”表示。位周期开始时产生电平交变，如图4-11所示。因此，对接收器来说，位节拍比较容易重建。
图4-11 密勒编码
2）选择编码方法的考虑因素
     在REID系统中使用的电子标签常常是无源的，而无源标签需要在读写器的通信过程中获得自身的能量供应。为了保证系统的正常工作，信道编码方式首先必须保证不能中断读写器对电子标签的能量供应。另外，出于保障系统可靠工作的需要，还必须在编码中提供数据一级的校验保护，编码方式应该提供这种功能。可以根据码型的变化来判断是否发生误码或有电子标签冲突发生.