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RFID射频信号分为模拟信号和数字信号, RFID 系统主要处理的是数字信号。信号可以从时域和频域 两个角度来分析, 在RFID 无线传输技术中, 更注重对信号颗域的研究, 读写器与电子标签之间佑输的信号有其自身的特点, 需要讨论信号的工作方式。
1. 模拟信号和数字信号
模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息, 其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化, 例如, 电话传输中的音频电压是连续变化的电压, 它是模拟信号。数字信号是指幅度的取值是离散的, 幅值被限制在有限的数值表示之内。二进制码就是一种数字信号, 例如, 恒定的正电压表示二进制数1, 恒定的负电压表示二进制数0。 数字信号较模拟信号有许多优点, RFID系统常采用数字信号。RFID 系统数字信号的主要特点如下。
(1)信号的完整性。
RFID 系统采用非接触技术传递信息, 容易遇上干扰, 使信息传输发生改变。数字信号容易校验, 并容易防碰撞, 可以使信号保持完整性。
(2)信号的安全性。
RFID 系统采用无线方式传递信息, 开放的无线系统存在安全隐患, 信息传输的安全性和保密性变得越来越重要。数字信号的加密处理比模拟信号容易, 数字信号可以用简单的数字逻辑运算进行加密和解密处理。
(3)便于存储、处理和交换。
电子标签存储的数据一般为二进制码, 数字信号的形式与计算机所用的信号一致, 因此便于与计算机联网, 也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换。
(4)设备便于集成化、微型化。
RFID设备中大部分电路是数字电路, 可用集成电路实现, 设备体积小、功耗低。
(5)便于构成物联网。
采用数字传输方式, 可以实现传输和交换的综合, 实现业务数字化, 更容易与互联网结合构成物联网, 更容易使物联网的管理和维护实现自动化、智能化。
2. 时域和频域
时域的自变量是时间, 时域表达信号随时间的变化。在时域中, 通常对信号的波形进行观察, 画出图来就是横轴是时间, 纵轴是信号的振幅。频域的自变量是频率, 频域表达信号随频率的变化。对信号进行时域分析时, 有时一些信号的时域参数相同, 但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化, 还与频率、相位金 信息有关, 这就需要进一步在频域中对信号进行描述。
在RFID 无线传输技术中, 对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要, 需要讨论信号的频率和带宽等参数。
3. 信号工作方式
读写器与电子标签之间的工作方式可以分为时序系统、全双工系统和半双工系统。下面讨论读写器与电子标签之间的工作方式。
(1)时序系统。
在时序系统中, 从电子标签到读写器的信息传输是在电子标签能量供应间歇进行的, 读写器与电子标签不同时发射, 这种方式可以改善信号受干扰的状况, 提高系统的工作距离。时序系统的工作过程如下。
1)读写器先发射射频能量, 该能量传送到电子标签, 给电子标签的电容器充电, 将能量用电容器存储起来, 这时, 电子标签的芯片处于省电模式或备用模式;
2)读写器停止发射能量, 电子标签开始工作, 电子标签利用电容器的储能向读写器发送信 号, 这时, 读写器处于接收电子标签响应的状态;
3)能量传输与信号传输交叉进行, 一个完整的读出周期由充电阶段和读出阶段构成。
(2)全双工系统。
全双工表示电子标签与读写器之间可以在同一时刻互相传送信息。
(3)半双工系统。
半双工表示电子标签与读写器之间可以双向传送信息, 但在同一时刻只能向一个方向传送信息。
4. 通信握手
通信握手是指读写器与电子标签双方在通信开始、结束和通信过程中的基本沟通, 通信握手要解决通信双方的工作状态、数据同步和信息确认等问题。
(1)优先通信。
RFID 由通信协议确定谁优先通信, 也即是读写器先讲, 还是电子标签先讲。对于无源和半有源系统, 都是读写器先讲; 对于有源系统, 双方都有可能先讲。
(2)数据同步。
读写器与电子标签在通信之前, 要协调双方的位速率, 保持数据同步。读写器与电子标签的通信是空间通信, 数据传输采用串行方式进行。
(3)信息确认。
信息确认是指确认读写器与电子标签之间信息的准确性, 如果信息不正确, 将请求重发。在RFID 系统中, 通信双方经常处于高速运动状态, 重发请求加重了时间开销, 而时间是制约速度的最主要因素。因此, RFID 的通信协议常采用自动连续重发, 接收方比较数据后丢掉错误数据, 保留正确数据。