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1、RFID技術(shù)基礎(chǔ),利 節(jié),第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,在閱讀器與應(yīng)答器的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€(gè)方面的問題： （1）外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯(cuò)誤； （2）多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞,在閱讀器與應(yīng)答器的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€(gè)方

2、面的問題： （1）外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯(cuò)誤； （2）多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。 為防止各種干擾和應(yīng)答器之間數(shù)據(jù)的碰撞，運(yùn)用數(shù)據(jù)檢驗(yàn)（差錯(cuò)控制）和防碰撞算法可分別解決這兩個(gè)問題,差錯(cuò)控制是一種保證接收數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。在數(shù)字通信中，差錯(cuò)控制利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)信道噪聲干擾的性質(zhì)，差錯(cuò)可以分為,1.差錯(cuò)控制,差錯(cuò)控制是一種保證接收數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。在數(shù)字通信中，差錯(cuò)控制利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)信道噪聲干擾的性質(zhì)，差錯(cuò)可以分為： 隨機(jī)錯(cuò)誤：由信道中的隨機(jī)噪聲干擾引起

3、。在出現(xiàn)這種錯(cuò)誤時(shí)，前后位之間的錯(cuò)誤彼此無關(guān),1.差錯(cuò)控制,差錯(cuò)控制是一種保證接收數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。在數(shù)字通信中，差錯(cuò)控制利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)信道噪聲干擾的性質(zhì)，差錯(cuò)可以分為： 隨機(jī)錯(cuò)誤：由信道中的隨機(jī)噪聲干擾引起。在出現(xiàn)這種錯(cuò)誤時(shí)，前后位之間的錯(cuò)誤彼此無關(guān)。 突發(fā)錯(cuò)誤：由突發(fā)干擾引起，當(dāng)前面出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，后面往往也會出現(xiàn)錯(cuò)誤，它們之間有相關(guān)性,1.差錯(cuò)控制,差錯(cuò)控制是一種保證接收數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。在數(shù)字通信中，差錯(cuò)控制利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)信道噪聲干擾的性質(zhì)，差錯(cuò)可以分為： 隨機(jī)錯(cuò)誤：

4、由信道中的隨機(jī)噪聲干擾引起。在出現(xiàn)這種錯(cuò)誤時(shí)，前后位之間的錯(cuò)誤彼此無關(guān)。 突發(fā)錯(cuò)誤：由突發(fā)干擾引起，當(dāng)前面出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，后面往往也會出現(xiàn)錯(cuò)誤，它們之間有相關(guān)性。 混合錯(cuò)誤：既包括隨機(jī)錯(cuò)誤又包括突發(fā)錯(cuò)誤，因而既會出現(xiàn)單個(gè)錯(cuò)誤，也會出現(xiàn)成片錯(cuò)誤,1.差錯(cuò)控制,差錯(cuò)控制實(shí)現(xiàn)兩部分功能：差錯(cuò)控制編碼和差錯(cuò)控制解碼。其基本思想是為了使信源代碼具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的能力，應(yīng)當(dāng)按照一定的規(guī)則在信源編碼的基礎(chǔ)上增加一些冗余碼元(又稱為監(jiān)督碼元)，使這些冗余碼元與被傳送信息碼元之間建立一定的關(guān)系。在收信端，根據(jù)信息碼元與監(jiān)督碼元的特定關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)或糾錯(cuò),2.差錯(cuò)控制的基本方式,信息碼元與監(jiān)督碼元,信息碼元 k 監(jiān)

5、督碼元r,因此，總碼元數(shù)為n=k+r,2.差錯(cuò)控制的基本方式 差錯(cuò)控制編碼可以分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼； 糾錯(cuò)碼不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。 （1）反饋糾錯(cuò)（ARQ） （2）前向糾錯(cuò)（FEC） （3）混合糾錯(cuò)（HEC,反饋糾錯(cuò)發(fā)送端需要在得到接收端正確收到所發(fā)信息碼元（通常以幀的形式發(fā)送）的確認(rèn)信息后，才能認(rèn)為發(fā)送成功,反饋糾錯(cuò)有兩種方式：停-等方式和連續(xù)工作方式,反饋糾錯(cuò)有兩種方式：停-等方式和連續(xù)工作方式。 在停-等方式中，必須從反饋信道獲得ACK（確認(rèn)）幀或NAK(檢測到錯(cuò)誤需要重發(fā))幀后才能發(fā)送下一組信息。換句話說，收到ACK幀則可發(fā)送下一幀，收到N

6、AK幀則需要重發(fā)出現(xiàn)錯(cuò)誤的該幀,反饋糾錯(cuò)有兩種方式：停-等方式和連續(xù)工作方式。 在停-等方式中，必須從反饋信道獲得ACK（確認(rèn)）幀或NAK(檢測到錯(cuò)誤需要重發(fā))幀后才能發(fā)送下一組信息。換句話說，收到ACK幀則可發(fā)送下一幀，收到NAK幀則需要重發(fā)出現(xiàn)錯(cuò)誤的該幀。 在連續(xù)工作方式中，可發(fā)送多幀，僅重發(fā)出現(xiàn)錯(cuò)誤的有關(guān)幀，或重發(fā)出現(xiàn)錯(cuò)誤的幀及其以后（按幀序號的順序）發(fā)送的幀，通常采用滑動(dòng)窗口協(xié)議以確定重發(fā)策略,總結(jié)：連續(xù)工作方式比停-等方式的傳輸效率高,總結(jié)：連續(xù)工作方式比停-等方式的傳輸效率高。 ARQ方式對編碼的糾錯(cuò)能力要求不高，僅需要有較高的檢錯(cuò)能力,反饋糾錯(cuò)發(fā)送端需要在得到接收端正確收到所發(fā)信

7、息碼元（通常以幀的形式發(fā)送）的確認(rèn)信息后，才能認(rèn)為發(fā)送成功,前向糾錯(cuò)接收端通過糾錯(cuò)解碼自動(dòng)糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的編碼技術(shù)。其典型應(yīng)用是數(shù)字電視的地面廣播,混合糾錯(cuò)是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計(jì)思想是對出現(xiàn)的錯(cuò)誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯(cuò),反饋糾錯(cuò)發(fā)送端需要在得到接收端正確收到所發(fā)信息碼元（通常以幀的形式發(fā)送）的確認(rèn)信息后，才能認(rèn)為發(fā)送成功,前向糾錯(cuò)接收端通過糾錯(cuò)解碼自動(dòng)糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的編碼技術(shù)。其典型應(yīng)用是數(shù)字電視的地面廣播,3.差錯(cuò)的衡量指標(biāo) 誤碼率（Bit E

8、rror Ratio，BER）是衡量在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo),突發(fā)錯(cuò)誤長度b=5,3.差錯(cuò)的衡量指標(biāo) 誤碼率（Bit Error Ratio，BER）是衡量在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo),突發(fā)錯(cuò)誤的誤碼影響可用突發(fā)錯(cuò)誤長度來表征。當(dāng)產(chǎn)生某突發(fā)錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤圖樣中最前面一個(gè)的1和最后出現(xiàn)1的間隔長度,第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,分組碼,卷積碼,交織碼,檢糾錯(cuò)碼,分組碼,卷積碼,交織碼,檢糾錯(cuò)碼,分組碼：若一個(gè)碼組的監(jiān)督碼元僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，而與其他碼元組的信息碼元無關(guān)，則這類碼成為分組碼。 若信息碼元與監(jiān)

9、督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系可用線性方程組表示，則成為線性碼。反之，若不存在線性關(guān)系，則稱為非線性碼。 符合循環(huán)性的線性碼成為循環(huán)碼，循環(huán)碼易于用簡單的反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)。常用的循環(huán)碼有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）、里德-所羅門（Reed-Solomon, RS）碼及BCH碼。 非循環(huán)碼不滿足循環(huán)性，常用的奇偶檢驗(yàn)碼、漢明碼等,循環(huán)碼具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任意一個(gè)碼組循環(huán)一位(將最右端的碼移至最左端)以后，仍為該碼中的一個(gè)碼組。 如一個(gè)（7,3）碼： 110 011 001 100,分組碼,卷積碼,交織碼,檢糾

10、錯(cuò)碼,卷積碼：若碼組的監(jiān)督碼元不僅與本碼組的信息碼元相關(guān)，而且與本碼組相鄰的前m個(gè)時(shí)刻輸入的碼組的信息碼元之間也具有約束關(guān)系，則成為卷積碼。 卷積碼的糾錯(cuò)能力隨m的增加而提高。在編碼效率與設(shè)備復(fù)雜性相同的前提下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼，至少不低于分組碼,分組碼,卷積碼,交織碼,檢糾錯(cuò)碼,交織碼：如果采用交織技術(shù)，把突發(fā)錯(cuò)誤分散成隨機(jī)的、獨(dú)立的錯(cuò)誤，那么用糾正所及錯(cuò)誤的碼來糾正突發(fā)錯(cuò)誤就會獲得較好的效果。利用交織技術(shù)構(gòu)造出來的編碼稱為交織編碼,例,1)許用碼組與禁用碼組,若碼組中的碼元數(shù)為n，在二元碼的情況下，總碼組數(shù)為2n個(gè)。其中，被傳輸?shù)男畔⒋a組為2k個(gè)，稱為許用碼組；其余的2n-2k個(gè)碼組

11、不予傳送，稱為禁用碼組。 發(fā)端的編碼任務(wù)是尋求某種規(guī)則，從總碼組中選出許用碼組；而收端解碼的任務(wù)則是利用相應(yīng)的規(guī)則，判斷及校正收到的碼字符合許用碼組。 （例：3位二進(jìn)制碼組表示天氣,2）漢明距離 漢明距離（碼距）是指每兩個(gè)碼組間的距離。即兩碼組對應(yīng)位取值不同的個(gè)數(shù)（異或后1的個(gè)數(shù)）。 例如：000和111之間的漢明距離為3,3）編碼的效率 編碼效率越高，信道中用來傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率的計(jì)算公式為 （4）碼重 在分組編碼后，每個(gè)碼組中碼元為“1”的數(shù)目稱為碼的重量,第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,目前，R

12、FID中的差錯(cuò)檢測主要采用奇偶檢驗(yàn)碼和循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）碼，他們都屬于線性分組碼,目前，RFID中的差錯(cuò)檢測主要采用奇偶檢驗(yàn)碼和循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）碼，他們都屬于線性分組碼,1.奇偶校驗(yàn)碼 檢驗(yàn)碼中最簡單，奇偶校驗(yàn)碼無論信息位有多少，監(jiān)督碼元只有一位。在數(shù)據(jù)后面加上一個(gè)奇偶位的編碼,奇偶檢驗(yàn)位值的選取原則是使碼字內(nèi)1的數(shù)目為奇數(shù)或偶數(shù),1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0,1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0. （2）奇檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為0，反之為1,1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)

13、位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0. （2）奇檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為0，反之為1,例： 以偶檢驗(yàn)方式傳送： 以奇檢驗(yàn)方式傳送,1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0. （2）奇檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為0，反之為1,例： 以偶檢驗(yàn)方式傳送： 以奇檢驗(yàn)方式傳送：,1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0. （2）奇檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為0，反之為1

14、,奇奇偶偶為零,1）偶檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為1，反之為0. （2）奇檢驗(yàn) 若字節(jié)的數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則奇偶檢驗(yàn)位的值為0，反之為1,例： 以偶檢驗(yàn)方式傳送： 以奇檢驗(yàn)方式傳送：,奇偶檢驗(yàn)碼的漢明距離為2，只能檢測單比特差錯(cuò)，檢測錯(cuò)誤的能力低,3. 行列監(jiān)督碼 行列監(jiān)督碼是二維的奇偶校驗(yàn)碼。行列監(jiān)督碼的基本原理與奇偶校驗(yàn)碼相似，不同的是每個(gè)碼元要受到縱和橫的兩次監(jiān)督,循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclic Check，CRC）是RFID常用的一種差錯(cuò)校驗(yàn)方法。較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，硬件實(shí)現(xiàn)簡單,4.C

15、RC校驗(yàn),1）生成CRC碼的原則 （2）CRC碼的校驗(yàn)方法 （3）常用的CRC生成多項(xiàng)式,4.CRC校驗(yàn),1）生成CRC碼的原則 （2）CRC碼的校驗(yàn)方法 （3）常用的CRC生成多項(xiàng)式,4.CRC校驗(yàn),任意一個(gè)由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個(gè)系數(shù)僅為0和1取值的多項(xiàng)式一一對應(yīng)，即把一個(gè)長度為n的代碼可以表示為,任意一個(gè)由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個(gè)系數(shù)僅為0和1取值的多項(xiàng)式一一對應(yīng)，即把一個(gè)長度為n的代碼可以表示為： 例：1100101,任意一個(gè)由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個(gè)系數(shù)僅為0和1取值的多項(xiàng)式一一對應(yīng)，即把一個(gè)長度為n的代碼可以表示為： 例：1100101,1）生成CRC碼的

16、原則 （2）CRC碼的校驗(yàn)方法 （3）常用的CRC生成多項(xiàng)式,4.CRC校驗(yàn),CRC碼是基于多項(xiàng)式的編碼技術(shù)。在計(jì)算CRC碼時(shí)，發(fā)送方和接收方必須采用一個(gè)共同的生成多項(xiàng)式g(x)， g(x)的階為r, g(x)的最高、最低系數(shù)必須為1。 CRC編碼過程是檢驗(yàn)字段掛在原信息多項(xiàng)式后一起發(fā)送，發(fā)送發(fā)通過制定的g(x)產(chǎn)生CRC碼字，接收方則通過該g(x)來驗(yàn)證收到的CRC碼字,算法步驟： 將k位信息寫成k-1階多項(xiàng)式M(X)； 設(shè)生成多項(xiàng)式G(X)的階為r； 用模2除法計(jì)算XrM(X)/G(X)，獲得余數(shù)多項(xiàng)式R(X)； 用模2減法求得傳送多項(xiàng)式T(X)，T(X)= XrM(X)-R(X)，則T(

17、X)多項(xiàng)式系數(shù)序列的前k位為信息位，后r位為校驗(yàn)位，總位數(shù)n=k+r,1)若信息字段代碼為1011001，對應(yīng)m(x)=x6+x4+x3+1; 2)假設(shè)生成多項(xiàng)式為g(x) 為11001 ，對應(yīng)g(x) =x4+x3+1 ； 3） x4m(x)=x10+x8+x7+x4，對應(yīng)的代碼記為； 4）采用多項(xiàng)式除法x4m(x)/g(x)，得余數(shù)為1010， 即校驗(yàn)字段為1010； 5）發(fā)送方發(fā)出的傳輸字段為，前7位為信息字段，后4位為校驗(yàn)字段； 6）接收方使用相同的生成碼進(jìn)行校驗(yàn)，接收到的多項(xiàng)式如果能夠除盡，則正確,練習(xí)：M(X)系數(shù)序列：

18、G(X)系數(shù)序列為：10011,1）生成CRC碼的原則 （2）CRC碼的校驗(yàn)方法 （3）常用的CRC生成多項(xiàng)式,4.CRC校驗(yàn),選用的生成多項(xiàng)式不同，產(chǎn)生的循環(huán)碼組也不同,CRC-12,CRC-16,CRC-32,CRC-CCITT,可檢驗(yàn)4KB長數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)完整性,第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,在RFID系統(tǒng)中，閱讀器的作用范圍經(jīng)常有多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就會出現(xiàn)通信沖突，產(chǎn)生數(shù)據(jù)相互的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常發(fā)生碰撞問題，因此需要對防碰撞進(jìn)行研究。 采取防碰撞（沖突）協(xié)議，由防碰撞算法（Anti-

19、n ）和有關(guān)命令來實(shí)現(xiàn),RFID系統(tǒng)中存在的通信形式一般有3種： 1）無線廣播。在一個(gè)閱讀器的閱讀范圍存在多個(gè)應(yīng)答器，閱讀器發(fā)出的數(shù)據(jù)流同時(shí)被多個(gè)應(yīng)答器接收。 2）多路存取。在閱讀器的作用范圍內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給閱讀器。 3）多個(gè)閱讀器同時(shí)給多個(gè)應(yīng)答器發(fā)送數(shù)據(jù),RFID系統(tǒng)中存在的通信形式一般有3種： 1）無線廣播。在一個(gè)閱讀器的閱讀范圍存在多個(gè)應(yīng)答器，閱讀器發(fā)出的數(shù)據(jù)流同時(shí)被多個(gè)應(yīng)答器接收。 2）多路存取。在閱讀器的作用范圍內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給閱讀器。 3）多個(gè)閱讀器同時(shí)給多個(gè)應(yīng)答器發(fā)送數(shù)據(jù),RFID系統(tǒng)中存在的通信形式一般有3種： 1）無線廣播。在一個(gè)閱

20、讀器的閱讀范圍存在多個(gè)應(yīng)答器，閱讀器發(fā)出的數(shù)據(jù)流同時(shí)被多個(gè)應(yīng)答器接收。 2）多路存取。在閱讀器的作用范圍內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給閱讀器。 3）多個(gè)閱讀器同時(shí)給多個(gè)應(yīng)答器發(fā)送數(shù)據(jù),SDMA: RFID系統(tǒng)利用天線空間分離的技術(shù)分別讀取應(yīng)答器的數(shù)據(jù)。 FDMA: RFID系統(tǒng)把不同載波頻率的傳輸通道分別提供給應(yīng)答器用戶。 TDMA: RFID系統(tǒng)把整個(gè)可供使用的通路容量按照時(shí)間不同分配給多個(gè)用戶分別讀取數(shù)據(jù),在RFID系統(tǒng)中分為應(yīng)答器控制和閱讀器控制。應(yīng)答器控制的工作時(shí)非同步的，它對閱讀器的數(shù)據(jù)沒有控制。閱讀器控制時(shí)所有的應(yīng)答器同時(shí)由閱讀器控制和檢測。通過一定的算法，在閱讀器的作用范圍內(nèi)從所有

21、應(yīng)答器中選擇其中一個(gè)進(jìn)行通信,現(xiàn)有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可劃分為ALOHA防碰撞算法和基于二進(jìn)制搜索 （Binary Search，BS）算法兩大類。 ALOHA防碰撞算法有ALOHA算法、時(shí)隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二進(jìn)制搜索算法、二進(jìn)制樹型搜索算法等,ALOHA是1968年美國夏威夷大學(xué)一項(xiàng)研究計(jì)劃的名字， ALOHA網(wǎng)絡(luò)是世界上最早的無線電計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。ALOHA采用的是一種隨機(jī)接入的信道訪問方式,1. 純ALOHA算法,閱讀器檢測接收到的信號，并判斷有無碰撞。一旦發(fā)生碰撞，閱讀器就發(fā)送命令讓應(yīng)答器停止發(fā)送，隨機(jī)等待一段時(shí)間后再重新發(fā)送以減少碰撞。 如果連續(xù)

22、多次發(fā)生碰撞，則將導(dǎo)致閱讀器出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，認(rèn)為這個(gè)應(yīng)答器不在自己的作用范圍內(nèi),1. 純ALOHA算法,純ALOHA算法比較適合于閱讀器只負(fù)責(zé)接收應(yīng)答器發(fā)射的信號，而應(yīng)答器只負(fù)責(zé)向閱讀器發(fā)射信號的情況。當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入射頻能量場被激活以后，它就發(fā)送存儲在應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)在一個(gè)周期性的循環(huán)中不斷發(fā)送，直至應(yīng)答器離開射頻能量場,1. 純ALOHA算法,把時(shí)間分為離散的時(shí)間段（時(shí)隙），每段時(shí)間對應(yīng)一幀，并且每個(gè)時(shí)隙長度要大于應(yīng)答器回復(fù)的數(shù)據(jù)長度，應(yīng)答器只能在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。 每個(gè)時(shí)隙存在3種情況： 1）無應(yīng)答器響應(yīng)：在此時(shí)隙內(nèi)沒有應(yīng)答器發(fā)送。 2）一個(gè)應(yīng)答器響應(yīng)：在此時(shí)隙內(nèi)只有一個(gè)應(yīng)答器發(fā)送

23、，應(yīng)答器能夠被正確識別。 3）多個(gè)應(yīng)答器響應(yīng)：在此時(shí)隙內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答器發(fā)送，產(chǎn)生碰撞,2.時(shí)隙ALOHA算法,時(shí)隙ALOHA算法中，應(yīng)答器或成功發(fā)送或完全碰撞，避免了純ALOHA算法中的部分碰撞，提高了信道的利用率。但這種方法需要一個(gè)同步時(shí)鐘以使閱讀器閱讀區(qū)域內(nèi)的所有應(yīng)答器的時(shí)隙同步,2.時(shí)隙ALOHA算法,ALOHA算法的一種擴(kuò)展算法Framed Slotted ALOHA(FSA)算法。把N個(gè)時(shí)隙組成一幀，應(yīng)答器在每個(gè)幀內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，適于傳輸信息量較大的場合,3. 幀時(shí)隙ALOHA算法,現(xiàn)有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可劃分為ALOHA防碰撞算法和基于二進(jìn)制搜索

24、（Binary Search，BS）算法兩大類。 ALOHA防碰撞算法有ALOHA算法、時(shí)隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二進(jìn)制搜索算法、二進(jìn)制樹型搜索算法等,只有應(yīng)答器序列號與閱讀器查詢的前綴相符的標(biāo)簽才響應(yīng)閱讀器的命令而發(fā)送其序列號。當(dāng)只有一個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)的時(shí)候，閱讀器可以成功識別標(biāo)簽，但當(dāng)有多個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)的時(shí)候，閱讀器就把下一次循環(huán)中的查詢前綴增加一個(gè)比特0，通過不斷早呢更加前綴，閱讀器就能識別所有的標(biāo)簽,4. 二進(jìn)制搜索算法,設(shè)閱讀器范圍內(nèi)有4個(gè)標(biāo)簽，A:，B:，C:，D:. 1)要求區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽應(yīng)答，發(fā)現(xiàn)碰撞101？1？1

25、，D1，D3，D4位發(fā)生碰撞，將碰撞最高位D4置0，高于D4位不變化，低于D4位置1，可得下一次命令參數(shù). 2）發(fā)送，標(biāo)簽A和C應(yīng)答，解碼數(shù)據(jù)為1010？111，D3位發(fā)生碰撞，將D3位置0，D0D1D2置1，得到. 3）重復(fù)步驟直到有唯一標(biāo)簽,將這些信息包隨機(jī)地分為兩個(gè)分支。遵循“先入后出”的原則，將所有第一個(gè)分支的信息都成功傳輸后，再來傳輸?shù)诙€(gè)分支,5. 二進(jìn)制樹型搜索算法,解決碰撞的時(shí)間間隔(CRI)=11,當(dāng)碰撞正在進(jìn)行時(shí)，新加入這個(gè)系統(tǒng)的信息包禁止傳輸信息，直到該系統(tǒng)的碰撞問題得以解決，并且所有信息包成功發(fā)送完后，才能進(jìn)行新的信息包的

26、傳輸,5. 二進(jìn)制樹型搜索算法,第四章 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和防碰撞算法,差錯(cuò)檢測的性質(zhì)和表示方法 檢糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)檢測 防碰撞算法 防碰撞設(shè)計(jì)案例,MCRF250芯片是非接觸可編程無源RFID器件，工作頻率（載波）為125kHz。有兩種工作模式：初始模式（Native）和讀模式。 初始模式指芯片具有一個(gè)未被編程的存儲陣列，調(diào)制方式為FSK，數(shù)據(jù)碼為NRZ. 讀模式值在接觸和非接觸方式編程后永久工作模式，配置寄存器的鎖存位置1，芯片上電后進(jìn)入防碰撞數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài),1. MCRF250芯片（公司,MCRF250芯片主要性能有： 只讀數(shù)據(jù)傳輸，片內(nèi)帶有一次性可編程的用戶存儲器； 具有片上整流和穩(wěn)

27、壓電路； 低功耗； 編碼方式為NRZ碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼； 調(diào)制方式為FSK、PSK和直接調(diào)制； 封裝方式有PDIP和SOIC兩種,1. MCRF250芯片,與閱讀器構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，諧振頻率為125khz。電感L1的參考值為4.05mH，電容C1的參考值是390pF.閱讀器一側(cè)的射頻前端天線電路諧振于125kHz，用于輸出射頻能量,1. MCRF250芯片,芯片內(nèi)部電路由射頻前端、防碰撞電路及存儲器3部分組成,1. MCRF250芯片,射頻前端電路用于完成芯片所有模擬信號處理和變換功能，包括天線、電源、時(shí)鐘、載波中斷檢測、負(fù)載調(diào)制等，還用于實(shí)現(xiàn)編碼調(diào)制方式的邏輯控制,1. MCRF

28、250芯片,配置寄存器用于確定芯片的工作參數(shù)，可由制造商在生產(chǎn)過程中編寫，也可采用非接觸式編程。 P123 圖4.14,1. MCRF250芯片,當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，芯片可停止數(shù)據(jù)發(fā)生，并在防碰撞電路的控制下，再一次在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候傳輸數(shù)據(jù)。這種功能保證了當(dāng)閱讀器射頻能量場中有多個(gè)應(yīng)答器時(shí)，可逐一讀取。要求閱讀器應(yīng)有提供載波信號中斷時(shí)隙（GAP）和碰撞檢測的能力,1. MCRF250芯片,碰撞檢測可采用位檢測方法。可采用幅度、位寬度的檢測或非正常碼出現(xiàn)等檢測方法。 通過檢測位寬的變化來判斷碰撞的發(fā)生，位寬的變化和調(diào)制方式有關(guān)，當(dāng)采用NRZ碼FSK脈沖調(diào)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果位0和位1碰撞，其合成波形的位寬會有比較明顯的變化。 eg:數(shù)位0的FSK頻率為fc/8,數(shù)位1的FSK頻率為fc/10,2. 基于FSK脈沖調(diào)制的碰撞檢測方法,閱讀器的電路組成由晶體振蕩器、分頻器、功率放大器、Gap產(chǎn)生電路、包絡(luò)檢波、放大濾波整形電路、FSK解調(diào)電路，碰撞檢測電路和微控制器組成,3. FSK防碰撞閱讀器設(shè)計(jì),防碰撞流程 閱讀器開始送出Gap，其時(shí)間間隔為60us。工作流程中主要工作由微控制器的程序?qū)崿F(xiàn)。對功率放大器電路，特別是D類功率放大器，由微控制器程序產(chǎn)生Gap是很容易實(shí)現(xiàn)的,The End

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