RFID技术与应用 作者 方龙雄 RFID原理与应用-第二章.ppt

《RFID原理与应用》 1. RFID系统的基本组成 1-1 RFID通信的物理学原理① 1-1 RFID通信的物理学原理② 近场区的通信原理类似于变压器中的电场和磁场的逆转换，能量的耦合方式为电感耦合方式。RFID读写器通过天线（线圈）发射能量和信息重叠的电磁变场信号，而RFID电子标签通过天线（线圈）获取电磁变场信号来产生感应电流并读取信号。 远场区电磁场脱离天线的束缚进入空间，通过电场的辐射来传输能量和信息，能量的耦合方式为电容耦合方式。 1-1 RFID通信的物理学原理③ RFID的低频和高频段的信息传递在近场区进行，超高频和微波段在远场区进行 1-2-1 RFID信号的调制解调① 进行无线通信需要把通信信号加载到一定频率的载波上进行发送，信号的调制是对信号源信息进行处理加载到载波上，使其变为适合于信道传输形式的过程。在无线电技术中原始的信号叫基带信号，数字调制就是用基带信号控制高频载波的参数（振幅、频率和相位），使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号，未调制的高频电振荡称为载波。被调制信号调制过的高频电振荡称为已调波或已调信号。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样，与调制的分类相对应。 1-2-1 RFID信号的调制解调② 1-2-2 RFID信号的传送信道 1-3 RFID读写器和电子标签的基本工作流程 1-4 RFID的数据编码基础 1-5 RFID的数据通信校验 在有线和无线通信的数据传输中不可避免地产生数据传送错误，因此要通过数据的完整性检验，来判断数据的传输的正确性，更进一步对数据中的错误进行纠错。 数据的完整性检验方法很多，代表性的有奇偶校验（Parity Check）、循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check,CRC）等。由于RFID是无线通信，相对于有线通信更容易遇上干扰，迸发数据位的连续错误，因此不适合应用奇偶校验，通常使用循环冗余校验（CRC校验）。 1-5-1 CRC校验 CRC校验是对要传送的一个数据块（一个字节或一串确定长度的二进制数据）附加一些检验位，而这些检验位由数据块算出，并随同数据块一并传送，接收方对收到的数据块和检验位计算CRC检验和来判断数据的正确性并进一步对数据中的错误进行纠错。 1-5-1 CRC校验举例① 举一个传送4位二进制数据的例子。设4位二进制数为x1～x4，附加3位二进制CRC检验位c1～c3, 以7位二进制数据为一个单位来传送。这里的c1～c3由x1～x4算出。为计算我们定义一个演算子mod，A mod B表示A与B的和除2的余数。即： 0 mod 0 = 0 0 mod 1 = 1 1 mod 0 = 1 1 mod 1 = 0 检验位c1～c3用以下公式来计算： c1 = x2 mod x3 mod x4 c2 = x1 mod x3 mod x4 c3 = x1 mod x2 mod x4 1-5-1 CRC校验举例② 1-5-1 CRC校验举例③ 接收方收到数据和检验位后计算检验和s1～s3： s1 = x4 mod c1 mod c2 mod c3 s2 = x2 mod x3 mod c2 mod c3 s3 = x1 mod x3 mod c1 mod c3 如果s1～s3的结果皆为0，则说明数据传输没有错误，如果有不为0的校验和则说明传输有误，比如收到0110011的数据，可算出s1～s3为0，表明数据正确，如果收到的数据是0100011，此时s1=0，s2=1，s3=1，表明数据传输有误，且其第3位x3发生了错误，可以进行纠错。通常检验位的长度决定纠错位数的长度，在我们举的例子里的CRC检验方法只能纠错1个位的错误，超过1个位的错误就无能为力了。 1-6 RFID的多标签读写防碰撞 在RFID系统工作时，经常会有多个电子标签同时处于读写器的作用范围内，如果这些电子标签同时发送数据给读写器会产生通信的碰撞。为了回避通信的碰撞，人们设计出了很多种解决方案。 1-6-1 RFID的多标签读写防碰撞-二进制树形分解法 1-7 RFID的多读写器防冲撞 在智能物流、仓储、图书馆等较大规模的RFID应用系统中，通常需要几十个甚至几百个读写器组成一个网络，使大范围内的每一个电子标签至少和一个读写器进行通信。这样不可避免地产生多读写器的冲撞问题。冲撞问题有大致可分为多读写器对标签的干扰和读写器对读写器的干扰。多读写器对标签的干扰问题主要由标签自身的抗干扰能力来解决，本节主要讨论读写器对读写器的干扰问题及解决方法。 1-7 RFID的多读写器防冲撞-频道跳转来规避冲撞