物联网射频识别（RFID）技术与应用第5章编码与调制点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 读写器与电子标签之间消息的传递是
通过电信号实现的。原始的电信号通常称为基带信号，有些信道可以直接传输基带信号，但以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传递基带信
号。将基带信号编码，然后变换成适合在信道中传输的信号，这个过程称为编码与调制；在接收端进行反变换，然后进行解码，这个过程称为解调与
解码。调制以后的信号称为已调信号，它具有两个基本特征，一个是携带有信息，一个是适合在信道中传输。点击此处结束放映物联网射频识别（
RFID）技术与应用 点击此处结束放映5.35.25.45.1信号与信道RFID常用的编码方法编码与调制RFID常用的调制方法物联
网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映5.1信号与信道物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网
射频识别（RFID）技术与应用5.1.1信号信号是消息的载体，在通信系统中消息以信号的形式从一点传送到另一点。信号分为模拟信号
和数字信号，RFID系统主要处理的是数字信号。信号可以从时域和频域两个角度来分析，在RFID传输技术中，对信号频域的研究比对信号时
域的研究更重要。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.模拟信号和数字信号 模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信
息，其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化。 数字信号是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。EPC码（电子产品
编码）就是一种数字信号。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 数字信号较模拟信号有许多优点，RFID系统常采用数字
信号。RFID系统数字信号的主要特点如下。 （1）信号的完整性 （2）信号的安全性 （3）便于存储、处理和交换 （4）设备便于集
成化、微型化 （5）便于构成物联网点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.时域和频域 时域的自变量是时间，时域表达
信号随时间的变化。频域的自变量是频率，频域表达信号随频率的变化。在RFID传输技术中，对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要。点
击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.信号工作方式 （1）时序系统 在时序系统中，从电子标签到读写器的信息传输是
在电子标签能量供应间歇进行的，读写器与电子标签不同时发射，这种方式可以改善信号受干扰的状况，提高系统的工作距离。 （2）全双工系统
（3）半双工系统点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.1.2信道 信道可以分为两大类，一类是电磁波在空间传播的
渠道，如短波信道、微波信道等；另一类是电磁波的导引传播渠道，如电缆信道、波导信道等。RFID的信道是具有各种传播特性的空间，所以R
FID采用无线信道。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.信道带宽 信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简称
为带宽。（5.1）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.信道传输速率 信道传输速率就是数据在传输介质（信道）上的
传输速率。数据传输速率的单位为比特/秒，记做bps或b/s。1kbps=103bps1Mbps=103kbps1Gbps=103M
bps点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.波特率与比特率 （1）波特率 （2）比特率 （3）波特率与比特率的
关系比特率=波特率（5.2）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.信道容量 （1）具有理想低通矩形特性的信
道这种信道的最高数据传输速率为（5.4） （2）带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道这种情况的信道容量为（5.5）点击此处结束放映5.
2编码与调制物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用图5.2数字通信系统
的模型 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.2.1编码与解码 1.信源编码与解码 （1）提高信息传输的有效性
（2）完成模/数转换 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.信道编码与解码 信道编码是对信源编码器输出的信
号进行再变换，包括区分通路、适应信道条件和提高通信可靠性而进行的编码。信道解码是信道编码的逆过程。点击此处结束放映物联网射频识别（
RFID）技术与应用3.保密编码与解码 保密编码是对信号进行再变换，即为了使信息在传输过程中不易被人窃译而进行的编码。点击此处
结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.2.2调制与解调 调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号，变换成适合信道传输
的信号，这就意味着要把信源的基带信号，转变为一个相对基带频率而言非常高的频带信号。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与
应用1.信号需要调制的原因 为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用较高频率的信号。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术
与应用2.信号调制的方法 在无线通信中，调制是指载波调制。载波调制，就是用调制信号去控制载波参数的过程。 （1）调幅 （2）调频
（3）调相点击此处结束放映5.3RFID常用的编码方法物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID
）技术与应用 二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的1和0。按照数字编码方式，可以将编码划分为单极性码和双极性码，单极性码使用
正（或负）的电压表示数据；双极性码1为反转，0为保持零电平。按照信号是否归零，还可以将编码划分为归零码和非归零码，归零码在码元中间
信号回归到0电平；非归零码遇1电平翻转，遇0电平不变。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.3.1编码格式
1.反向不归零（NRZ）编码 反向不归零编码用高电平表示二进制的1，用低电平表示二进制的0。点击此处结束放映物联网射频识别（RF
ID）技术与应用2.曼彻斯特（Manchester）编码 在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，其中从高到低的跳变
表示1，从低到高的跳变表示0。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.单极性归零（UnipolarRZ）编码
单极性归零码，当发1码时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发0码时，完全不发送电流。点击此
处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.差动双相（DifferentialBinaryPhase，DBP）编码差
动双向编码在半个位周期中的任意的边沿表示二进制0，而没有边沿就是二进制1。此外，在每个位周期开始时，电平都要反相。对接收器来说，位
节拍比较容易重建。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.米勒（Miller）编码 米勒编码在位周期开始时产生
电平交变，对接收器来说，位节拍比较容易重建。米勒编码在半个位周期内的任意的边沿表示二进制1，而经过下一个位周期中不变的电平表示二进
制0.点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用6.差动编码对于差动编码，每个要传输的二进制1都会引起信号电平的变化
，而对于二进制0，信号电平保持不变。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.3.2编码方式的选择因素1.编码方式
的选择要考虑电子标签能量的来源 在RFID系统中，由于使用的电子标签常常是无源的，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，信道编码方式首先必须保证不能中断读写器对电子标签的能量供应。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID
）技术与应用2.编码方式的选择要考虑电子标签检错的能力 为保障系统工作的可靠性，必须在编码中提供数据一级的校验保护，编码方式应该提
供这一功能，并可以根据码型的变化来判断是否发生误码或有电子标签冲突发生。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.编
码方式的选择要考虑电子标签时钟的提取 在电子标签芯片中，一般不会有时钟电路，电子标签芯片一般需要在读写器发来的码流中提取时钟，读写
器发出的编码方式应该能够使电子标签容易提取时钟信息。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.3.3编码方式Matl
ab/Simulink仿真方法 1.Matlab/Simulink软件。 2.Simulink使用简介。点击此处结束放映5.4
RFID常用的调制方法物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 数字基带信号往往具
有丰富的低频分量，必须用数字基带信号对载波进行调制，而不是直接传送数字基带信号，以使信号与信道的特性相匹配。用数字基带信号控制载波
，把数字基带信号变换为数字已调信号的过程称为数字调制，RFID主要采用数字调制的方式。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技
术与应用5.4.1数字调制数字信号有离散取值的特点，数字调制技术利用数字信号的这一特点，通过开关“键控”载波，从而实现数字调制
。数字信息有二进制与多进制之分，数字调制也分为二进制调制与多进制调制。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.
载波 载波是指被调制以传输信号的波形，载波一般为正弦振荡信号，正弦振荡的载波信号可以表示为（5.6）载波被调制以后，载波的振幅、
频率或相位就随信号的变化而变化。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.振幅键控 调幅是指载波的频率和相位不变，载
波的振幅随调制信号的变化而变化。 振幅键控（AmplitudeShiftKeying，ASK）是利用载波的幅度变化传递数字信息
，在二进制数字调制中，载波的幅度只有两种变化，分别对应二进制的“1”和“0”。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用
图5.9振幅键控的时间波形点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.频移键控 频移键控（FrequencyShi
ftKeying，FSK）是利用载波的频率变化传递数字信息，是对载波的频率进行键控。二进制频移键控载波的频率只有两种变化状态，载
波的频率在和两个频率点变化，分别对应二进制信息的“1”和“0”。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 图5.1
1频移键控的时间波形点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.相移键控 相移键控（PhaseShiftKey
ing，PSK）是利用载波的相位变化传递数字信息，是对载波的相位进行键控。二进制相移键控载波的初始相位有两种变化状态，通常载波的初始相位在0和π两种状态变化，分别对应二进制信息的“1”和“0”。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 图5.12相移键控的时间波形点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.4.2副载波调制 副载波调制是指首先把信号调制在载波1上，出于某种原因，决定对这个结果再进行一次调制，于是用这个结果去调制另外一个频率更高的载波2。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 图5.13采用振幅键控ASK的副载波调制点击此处结束放映 |
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