RFID系統(tǒng)的通信過程
數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳輸信息的通信系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，信源編碼與信源譯碼的目的是提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換等；信道編碼與信道譯碼的目的是增強(qiáng)信號的抗干擾能力，提高傳輸?shù)目煽啃?；?shù)字調(diào)制是改變載波的某些參數(shù)（如振幅、頻率等），使其按照將要傳輸信號的特點變化而變化的過程，通過將數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?。按照信道所采用的傳輸介質(zhì)，信道一般可分為有線信道和無線信道。解調(diào)和譯碼分別是調(diào)制和編碼的逆過程。
在RFID系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與基本的數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似。讀寫器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，這里以讀寫器向電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)為例說明其通信過程。讀寫器中的信號經(jīng)過信號編碼、調(diào)制器、傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標(biāo)簽中的解調(diào)器和信號譯碼等處理，如下圖所示。
1. 編碼與解碼
信號編碼的作用是對發(fā)送端要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，使要傳輸?shù)男盘柵c信道相匹配，防止信息受到干擾或發(fā)生碰撞。根據(jù)編碼目的的不同，編碼主要包括信源編碼和信道編碼。
（1）信源編碼與信源解碼。信源編碼是對信源輸出的信號進(jìn)行變換，就RFID而言，編碼的對象通常是存儲器中數(shù)字信息。信源解碼是信源編碼的逆過程。
在RFID系統(tǒng)中，當(dāng)電子標(biāo)簽是無源標(biāo)簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點，相鄰數(shù)據(jù)間的碼跳變不僅可以在連續(xù)出現(xiàn)“0”時保證對電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)，而且便于電子標(biāo)簽從接收碼中提取時鐘信息。
（2）信道編碼與信道解碼。信道編碼是對信源編碼器輸出的信號進(jìn)行再變換，是為了區(qū)分通路、適應(yīng)信道條件，以及提高通信可靠性而進(jìn)行的編碼。信道編碼的主要目的是前向糾錯，以增強(qiáng)數(shù)字信號的抗干擾能力。數(shù)字信號在信道傳輸時會受到噪聲等因素影響引起差錯，為了減少差錯，發(fā)送端的信道編碼器對傳輸?shù)男盘柎a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成抗干擾編碼。接收端的信道編碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行解碼，從而發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，以提高通信系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/span>
2. 調(diào)制與解調(diào)
調(diào)制器用于改變高頻載波信號，使得載波信號的振幅、頻率或相位與要發(fā)送的基帶信號相關(guān)。解調(diào)器的作用則是解調(diào)獲取到的信號，以重現(xiàn)基帶信號。此處給出一個形象的例子來說明調(diào)制和解調(diào)，假設(shè)某人需要從出發(fā)點（即信源）到目的地（即信宿），由于天氣刮風(fēng)下雨（可理解為受到噪聲的影響），此人需乘車前往，則這個人相當(dāng)于我們所說的調(diào)制信號，而汽車在這里相當(dāng)于載波，人在出發(fā)點上車的過程可以理解為調(diào)制的過程，而在目的處下車的過程則可理解為解調(diào)的過程。從技術(shù)角度講，信號需要調(diào)制的因素包括：:
（1）工作頻率越高帶寬就越大。要使信號的能量能以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠(yuǎn)方，需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化。例如，當(dāng)工作頻率為1 GHz時，若傳輸?shù)南鄬挒?0%時，可以傳輸100 MHz帶寬的信號；當(dāng)工作頻率為1 MHz時，若傳輸?shù)南鄬捯矠?0%，只可以傳輸0.1 MHz帶寬的信號。通過比較可以看出，工作頻率越高，帶寬就越大。
（2）工作頻率越高天線尺寸就越小。由天線知識可知，只有當(dāng)饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以相比擬時，天線才能有效地輻射或接收電磁波。電磁波的波長λ和頻率f之間的關(guān)系為
芯創(chuàng)益-邱日恒:
λ=c/f
式中，c為光速，c=3×108 m/s。
如果信號的頻率太低，則無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場，同時它們的波長又太大，如20 000 Hz頻率下波長仍為15 000 m，實際中是不可能架設(shè)這么長的天線。因此，要把信號傳輸出去，必須提高頻率，縮短波長。常用的一種方法是將信號“搭乘”在高頻載波上，也就是高頻調(diào)制，借助于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去。
（3）信道復(fù)用。一般每個需要傳輸?shù)男盘栒加玫膸挾夹∮谛诺缼挘虼?，一個信道可由多個信號共享。但是未經(jīng)調(diào)制的信號很多都處于同一頻率
芯創(chuàng)益-邱日恒:
范圍內(nèi)，接收端難以正確識別，一種解決方法是將多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，從而實現(xiàn)在一個信道里同時傳輸許多信號，提高信道利用率。
