RFID系统信源如何编码？

发布日期：2021-02-25 08:52:31 作者：Ling 点击：21402

RFID信源编码方法
RFID系统信源编码是指将模拟信号转换成数字信号，或将数字信号编码成更适合传输的数字信号。RFID系统中读写器和电子标签所存储的信息都已经是数字信号，因此本书介绍的编码均为数字信号的编码。
在实际应用的RFID系统中，选择编码方法的考虑因素有很多。例如，无源标签需要在与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，信道编码方式必须保证不中断读写器对电子标签的能量供应。数据编码一般又称为基带数据编码，常用的数据编码方法有反向不归零编码、曼彻斯特编码、密勒编码、修正密密勒编码等，这几种典型的编码方式如图所示，下面将详细介绍这几种编码。

几种数据编码波形图
1. 反向不归零编码
反向不归零编码（Non Return Zero，NRZ）用高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制“0”。反向不归零码一般不宜用于实际传输中，主要有以下原因：

1)存在直流分量，信道一般难以传输零频附近的频率分量；
2)接收端判决门限与信号功率有关，使用不方便；
3)不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有位同步信号频率成分；
4)要求传输线中有一根接地。
5)在RFID系统应用中，为了能很好地解决读写器和电子标签通信时的同步问题，往往不使用数据的反向不归零编码直接对射频信号进行调制，而是将数据的反向不归零码进行某种编码后再对射频信号进行调制，所采用的编码方法主要有曼彻斯特编码、密勒码和修正密勒码等。

2. 曼彻斯特编码
曼彻斯特编码也称为分相编码（Split Phase Coding），某位的值是由半个位周期（50%）的电平变化（上升/下降）来表示的。在半个位周期时的负跳变（即电平由1变为0）表示二进制“1”，正跳变（即电平由0变为1）表示二进制“0”。
在采用副载波的负载调制或者反向散射调制时，曼彻斯特编码通常用于从电子标签到读写器方向的数据传输，这有利于发现数据传输的错误。比如，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，导致在整个位长度副载波信号是不跳变的，但由于该状态是不允许的，所以读写器利用该错误就可以判定碰撞发生的具体位置。

曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式，其时钟同步信号隐藏在数据波形中。在曼彻斯特编码中，每一位的中间跳变既可作为时钟信号，又可作为数据信号，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
3. 密勒（Miller）编码

密勒编码规则为：对于原始符号“1”，用码元起始不跳变而中心点出现跳变来表示，即用10或01表示；对于原始符号“0”，则分成单个“0”还是连续“0”予以不同的处理，单个“0”时，保持“0”前的电平不变，即在码元边界处电平不跳变，在码元中间点电平也不跳变；对于连续两个“0”，则使连续两个“0”的边界处发生电平跳变。密勒码的编码规则如表所示。

密勒码编码方法
密勒码的解码方法是以2倍时钟频率读入位值后再判决解码的。首先，读出0→1的跳变后，表示获得了起始位，然后每两位进行一次转换：01和10都译为1，00和11都译为0。密勒码停止位的电位随前一位的不同而变化，既可能为00，也可能为11，因此，为保证起始位的一致，停止位后必须规定位数的间歇。此外，在判别时若结束位为00，则问题不大，后面再读入也为00，则可判知前面一个00为停止位。但若停止位为11，则再读入4位才为0000，而实际上，停止位为11，而不是第一个00。解决这个问题的办法就是预知传输的位数或以字节为单位传输，这两种方法在RFID系统中均可实现。

4. 修正密勒码
修正密勒码是ISO/IEC 14443（Type-A）规定使用的从读写器到电子标签的数据传输编码。以ISO/IEC 14443（Type-A）为例，修正密勒码的编码规则为：每位数据中间有个窄脉冲表示“1”，数据中间没有窄脉冲表示“0”，当有连续的“0”时，从第二个“0”开始在数据的起始部分增加一个窄脉冲。该标准还规定起始位的开始处也有一个窄脉冲，而结束位用“0”表示。如果有两个连续的位开始和中间部分都没有窄脉冲，则表示无信息。

该规则描述为：Type-A首先定义如下三种时序。
1)时序X：在64/f处产生一个凹槽。
2)时序Y：在整个位期间（128/f）不发生调制。
3)时序Z：在位期间的开始处产生一个凹槽。

其中，f为载波频率，即13.56 MHz，凹槽脉冲的时间长度为0.5～3.0 μs，用这三种时序对数据帧进行编码即修正密勒码，其编码规则如下。
1)逻辑1为时序X。
2)逻辑0为时序Y。
3)数据传输开始时用时序Z表示。
4)数据传输结束时用逻辑0加时序Y表示。
5)无信息传输时用至少两个时序Y表示。
但两种情况除外：若相邻有两个或者更多的0，则从第二个0开始采用时序Z；直接与起始位相连的所有0，用时序Z表示。

修正密勒码编码电路原理图和时序图如图所示。假设输入数据为011010，则图（a）所示原理图中有关部分的波形如图b）所示。其中，波形c实际上是曼彻斯特编码的反相波形，用它的上升沿输出便产生了密勒码，而用其上升沿产生一个凹槽就是修正密勒码。