RFID系統中的各種編碼類型

2020-12-06 RFID世界網

下面給出了兩種主要基帶信號的編碼。

（1）電平的編碼中，二進位數值分別對應於信號電平的高低電壓。例如，最簡單編碼方法之一的不歸零碼（non return to zero,NRZ）,其邏輯高電平的二進位值是1，邏輯低電平二進位值是0.為了避免由於一系列的連續的0或1而導致的信號不同步和難於重建時間基準，在每個二進位值之後信號會降回到0伏，這種編碼為歸零碼（return to zero,RZ）。 正脈衝對用於二進位值1，其持續時間等於辦半符號時間，在其他情況下該信號低邏輯電平。此外，數據的編碼。(NRZ或RZ)與先前的數據編碼無關。

（2）信號跳變的編碼中，二進位數字對應於信號兩種電壓電平的變化；信息包含在信號的跳變中，數據的編碼與前面的數據編碼有關。這種編碼類型下的時鐘同步比在電平的編碼類型中更容易。

①曼切斯特編碼是信號調頻編碼的一種。他用每一比特位在半周期沿的瞬時值來表示一個二進位值，因此符號時間的中間上升沿對應於二進位值0，下降沿對應於二進位值1。比特率等同於通信帶寬。符號時間的中間跳變在接收同步信號時非常重要，尤其當多個卡片都處於RFID的閱讀器的操作範圍之內時的防衝突檢測過程更為重要。然而曼切斯特碼比其它編碼法有更高的帶寬。此外，在編碼期間曼切斯特碼可確保數據編碼與先前數據的編碼無關。

②米勒碼是另一類跳變編碼，使用符號時間的中間跳變對二進位值1進行編碼。如果出現連續的0位，會在符號時間開始處增加一個跳變，這樣可以確保至少在兩個符號時間周期之後有一個邏輯電平的變化。另一種稱為「修米勒碼」，它是米勒碼的一種變形，與米勒碼原理相同，但是由負脈衝來取代每一次跳躍，傳輸這類代碼所需要的帶寬比前一種編碼要寬。在米勒編碼中必須考慮對之前的數據的編碼。

③雙相間隔碼與米勒碼相似，它在每個符號時間周期開始時進行相位反轉，表示1。如果電平除了在周期開始處反轉之外還在符號時間的中間有一個相位反轉，則表示0。與米勒碼相比，這種編碼機制在接收信號時，可以更好地同步編碼數據。FM0編碼與米勒碼類似，也要考慮先前的編碼數據。

其他編碼方法通過脈衝時間調製傳輸信息。在這一類編碼中，通常使用脈衝寬度調製、脈衝位置調製和脈衝間隔的編碼方式。

（1）脈衝寬度調製（PWM）。脈衝有規律的間隔等幅信號，並且其長度與信號周期成比例。PWM代碼將二進位數值與正脈衝長度聯繫起來。在符號時間結束時，電平通常先回到低電位，再移至高點位，然後再開始新的編碼。

（2）脈衝位置調製（PPM）。根據脈衝的位置對信息進行編碼。PPM代碼使用負脈衝來編碼邏輯1，與改進的米勒碼不同的是，連續的邏輯0通常用恆定的高電平進行編碼。相應地採用階數為n的ppm代碼可以對n位邏輯字進行編碼。 時間周期中脈衝的位置就決定了碼字。然而，任何字都必須通過負脈衝的位置來進行編碼：在整個的符號時間內，不可能找到一個恆定的電平。與曼切斯特馬碼相比，這種編碼方式的帶寬相對較窄，且容易實現，但這種編碼方式的數據速率較低。

（3）脈衝間隔編碼（PIE）。它是PPM調製的一種變形，在這種編碼方式中，閱讀器生成兩個下降沿兒來確定脈衝的間隔，這個間隔變化是二進位數0和1的函數。

RFID信息的編碼技術必須考慮以下幾個約束條件：

1、編碼必須儘可能長時間地保存能量傳輸。

2、編碼不能消耗太多的帶寬。

3、如果在閱讀器的操作範圍內同時有幾個RFID標籤,則編碼應能夠有利益衝突檢測。

由於PPM、PIE與PWM編碼具有相對穩定的信號，所以可以滿足前兩個約束。然而也應看到，曼切斯特碼可以更容易地檢查出為衝突，因此這種編碼方式通常用於RFID標籤向閱讀器發送數據的返回鏈路中。

NRZ碼與米勒碼編碼的帶寬最低，他們的帶寬只有數據位速率帶寬的一半。緊隨其後的是曼切斯特編碼、FM0碼與RZ碼，他們的帶寬與通信流量是相同的。

選擇表示二進位的編碼需要考慮遠程供電問題，載波信號要儘可能長地滿足遠程供電需要，此時可使用NRZ或者勒碼編米碼。考慮到iRFID標籤與閱讀器之間的數據交互，檢測包含在反饋信號中的響應十分重要。讓曼切斯特碼等在碼元時間段有跳變的編碼可以簡化任務。

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