RFID信源編碼方法
RFID系統(tǒng)信源編碼是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，或?qū)?shù)字信號(hào)編碼成更適合傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。RFID系統(tǒng)中讀寫器和電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息都已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)，因此本書(shū)介紹的編碼均為數(shù)字信號(hào)的編碼。
在實(shí)際應(yīng)用的RFID系統(tǒng)中，選擇編碼方法的考慮因素有很多。例如，無(wú)源標(biāo)簽需要在與讀寫器的通信過(guò)程中獲得自身的能量供應(yīng)；為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式必須保證不中斷讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)。數(shù)據(jù)編碼一般又稱為基帶數(shù)據(jù)編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼方法有反向不歸零編碼、曼徹斯特編碼、密勒編碼、修正密密勒編碼等，這幾種典型的編碼方式如圖所示，下面將詳細(xì)介紹這幾種編碼。
幾種數(shù)據(jù)編碼波形圖
1. 反向不歸零編碼
反向不歸零編碼（Non Return Zero，NRZ）用高電平表示二進(jìn)制“1”，低電平表示二進(jìn)制“0”。反向不歸零碼一般不宜用于實(shí)際傳輸中，主要有以下原因：
1)存在直流分量，信道一般難以傳輸零頻附近的頻率分量；
2)接收端判決門限與信號(hào)功率有關(guān)，使用不方便；
3)不能直接用來(lái)提取位同步信號(hào)，因?yàn)镹RZ中不含有位同步信號(hào)頻率成分；
4)要求傳輸線中有一根接地。
5)在RFID系統(tǒng)應(yīng)用中，為了能很好地解決讀寫器和電子標(biāo)簽通信時(shí)的同步問(wèn)題，往往不使用數(shù)據(jù)的反向不歸零編碼直接對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的反向不歸零碼進(jìn)行某種編碼后再對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所采用的編碼方法主要有曼徹斯特編碼、密勒碼和修正密勒碼等。
2. 曼徹斯特編碼
曼徹斯特編碼也稱為分相編碼（Split Phase Coding），某位的值是由半個(gè)位周期（50%）的電平變化（上升/下降）來(lái)表示的。在半個(gè)位周期時(shí)的負(fù)跳變（即電平由1變?yōu)?）表示二進(jìn)制“1”，正跳變（即電平由0變?yōu)?）表示二進(jìn)制“0”。
在采用副載波的負(fù)載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時(shí)，曼徹斯特編碼通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸，這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤。比如，當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時(shí)，接收的上升邊和下降邊互相抵消，導(dǎo)致在整個(gè)位長(zhǎng)度副載波信號(hào)是不跳變的，但由于該狀態(tài)是不允許的，所以讀寫器利用該錯(cuò)誤就可以判定碰撞發(fā)生的具體位置。
曼徹斯特編碼是一種自同步的編碼方式，其時(shí)鐘同步信號(hào)隱藏在數(shù)據(jù)波形中。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間跳變既可作為時(shí)鐘信號(hào)，又可作為數(shù)據(jù)信號(hào)，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。
3. 密勒（Miller）編碼
密勒編碼規(guī)則為：對(duì)于原始符號(hào)“1”，用碼元起始不跳變而中心點(diǎn)出現(xiàn)跳變來(lái)表示，即用10或01表示；對(duì)于原始符號(hào)“0”，則分成單個(gè)“0”還是連續(xù)“0”予以不同的處理，單個(gè)“0”時(shí)，保持“0”前的電平不變，即在碼元邊界處電平不跳變，在碼元中間點(diǎn)電平也不跳變；對(duì)于連續(xù)兩個(gè)“0”，則使連續(xù)兩個(gè)“0”的邊界處發(fā)生電平跳變。密勒碼的編碼規(guī)則如表所示。
密勒碼編碼方法
密勒碼的解碼方法是以2倍時(shí)鐘頻率讀入位值后再判決解碼的。首先，讀出0→1的跳變后，表示獲得了起始位，然后每?jī)晌贿M(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：01和10都譯 為1，00和11都譯為0。密勒碼停止位的電位隨前一位的不同而變化，既可能為00，也可能為11，因此，為保證起始位的一致，停止位后必須規(guī)定位數(shù)的間歇。此外，在判別時(shí)若結(jié)束位為00，則問(wèn)題不大，后面再讀入也為00，則可判知前面一個(gè)00為停止位。但若停止位為11，則再讀入4位才為0000，而實(shí)際上，停止位為11，而不是第一個(gè)00。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是預(yù)知傳輸?shù)奈粩?shù)或以字節(jié)為單位傳輸，這兩種方法在RFID系統(tǒng)中均可實(shí)現(xiàn)。
4. 修正密勒碼
修正密勒碼是ISO/IEC 14443（Type-A）規(guī)定使用的從讀寫器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸編碼。以ISO/IEC 14443（Type-A）為例，修正密勒碼的編碼規(guī)則為：每位數(shù)據(jù)中間有個(gè)窄脈沖表示“1”，數(shù)據(jù)中間沒(méi)有窄脈沖表示“0”，當(dāng)有連續(xù)的“0”時(shí)，從第二個(gè)“0”開(kāi)始在數(shù)據(jù)的起始部分增加一個(gè)窄脈沖。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定起始位的開(kāi)始處也有一個(gè)窄脈沖，而結(jié)束位用“0”表示。如果有兩個(gè)連續(xù)的位開(kāi)始和中間部分都沒(méi)有窄脈沖，則表示無(wú)信息。
該規(guī)則描述為：Type-A首先定義如下三種時(shí)序。
1)時(shí)序X：在64/f處產(chǎn)生一個(gè)凹槽。
2)時(shí)序Y：在整個(gè)位期間（128/f）不發(fā)生調(diào)制。
3)時(shí)序Z：在位期間的開(kāi)始處產(chǎn)生一個(gè)凹槽。
其中，f為載波頻率，即13.56 MHz，凹槽脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度為0.5～3.0 μs，用這三種時(shí)序?qū)?shù)據(jù)幀進(jìn)行編碼即修正密勒碼，其編碼規(guī)則如下。
1)邏輯1為時(shí)序X。
2)邏輯0為時(shí)序Y。
3)數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始時(shí)用時(shí)序Z表示。
4)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)用邏輯0加時(shí)序Y表示。
5)無(wú)信息傳輸時(shí)用至少兩個(gè)時(shí)序Y表示。
但兩種情況除外：若相鄰有兩個(gè)或者更多的0，則從第二個(gè)0開(kāi)始采用時(shí) 序Z；直接與起始位相連的所有0，用時(shí)序Z表示。
修正密勒碼編碼電路原理圖和時(shí)序圖如圖所示。假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為011010，則圖（a）所示原理圖中有關(guān)部分的波形如圖b）所示。其中，波形c實(shí)際上是曼徹斯特編碼的反相波形，用它的上升沿輸出便產(chǎn)生了密勒碼，而用其上升沿產(chǎn)生一個(gè)凹槽就是修正密勒碼。
修正密勒碼編碼電路原理圖和時(shí)序圖
