射頻識別技術漫談(4)——數(shù)據編碼

前已述及，射頻識別技術中的調制方法一般使用調幅(AM),也就是將有用信號調制在載波的幅度上傳送出去。這里的“有用信號”指用高低電平表示的數(shù)據“0”或“1”。那么如何用高低電平表示數(shù)據“0”或“1”呢？
最簡單的辦法就是用高電平表示“1”，用低電平表示“0”，這種代碼叫全寬碼，如下圖所示：

這種編碼方式存在的最大缺陷就是數(shù)據容易失步。上圖的數(shù)據我們看的很清楚，但是想想如果發(fā)送方連續(xù)發(fā)送100個“0”或100個“1”，就會有100個單位的連續(xù)高電平或100個單位的連續(xù)低電平。這種情況下，接收方極有可能把數(shù)據的個數(shù)數(shù)錯，把100數(shù)成99或101，這就是數(shù)據失步。所以這種編碼很少直接采用。這就要求使用的編碼既能讓接收方知道發(fā)送方傳送的是“1”還是“0”，又能讓接收方正確分辨出每個二進制比特。實際的射頻識別技術中采用的數(shù)據編碼主要有以下幾種，它們都能滿足上述要求。

1.曼側斯特(Manchester)碼
如上圖所示，曼側斯特碼每位數(shù)據的中心都有跳變，上升沿表示數(shù)據“1”，下降沿表示數(shù)據“0”，或者反之。當發(fā)送連續(xù)的“0”或“1”時，則在數(shù)據的開始部分增加一個狀態(tài)轉換沿。
2.兩相(Biphase)碼
兩相碼每位數(shù)據的開始處都有跳變，數(shù)據中心有跳變表示“1”，數(shù)據中心無跳變表示“0”，或者反之。
3.頻移鍵控(FSK)碼
頻移鍵控碼用不同的脈沖頻率表示數(shù)據，脈沖頻率高表示“1”，脈沖頻率低表示“0”，或者反之。
4.相移鍵控(FSK)碼
相移鍵控碼用數(shù)據的開始處有沒有相位翻轉表示數(shù)據的變化，有相位的翻轉表示數(shù)據發(fā)生了翻轉(上一位如果是“0”，則當前發(fā)送“1”；上一位如果是“1”，則當前發(fā)送“0”)，無相位的翻轉表示數(shù)據沒有發(fā)生變化(上一位如果是“0”，則當前發(fā)送“0”；上一位如果是“1”，則當前發(fā)送“1”)，或者反之。
5.米勒(Miller)碼

如圖，米勒碼用數(shù)據中心是否有跳變表示數(shù)據。數(shù)據中心有跳變表示“1”，數(shù)據中心無跳變表示“0”。當發(fā)送連續(xù)的“0”時，則在數(shù)據的開始處增加一個跳變防止失步。
6.修正的米勒(Modified Miller)碼
修正的米勒碼是ISO14443A規(guī)定使用的數(shù)據編碼。數(shù)據中間有個窄脈沖表示“1”，數(shù)據中間沒有窄脈沖表示“0”，當有連續(xù)的“0”時，從第二個“0”開始在數(shù)據的起始部分增加一個窄脈沖。該標準還規(guī)定起始位的開始處也有一個窄脈沖，而結束位用“0”表示。如果有兩個連續(xù)的位開始和中間部分都沒有窄脈沖，則表示無信息。

7.副載波調制的曼側斯特(Manchester)碼
副載波調制的曼側斯特碼也是ISO14443A規(guī)定使用的數(shù)據編碼，在卡片向PCD回送數(shù)據時使用。副載波調制碼元的右半部分表示數(shù)據“0”，副載波調制碼元的左半部分表示數(shù)據“1”。

副載波并不是我們通常理解的正弦波，而是由卡片中的負載調制而引起的射頻場強度的變化。根據電磁感應原理我們知道，假如電磁場中有一個線圈，如果線圈不閉合，它對電磁場是沒有影響的；但是如果線圈閉合了，線圈中就會產生環(huán)流，從而消弱電磁場的強度?？ㄆ幸灿幸粋€這樣的線圈，當卡片在讀寫器的射頻場中時，卡片可以控制這個線圈的開合從而引起讀寫器射頻場強度的變化，而這個變化的波形就是上圖中的一個個白豎條。這些白色豎條的頻率在國際標準中規(guī)定是13.56MHz/16=847KHz，并稱這些847KHz的條條為副載波。產生這些副載波的辦法稱為負載調制?？ㄆㄟ^何時發(fā)送以及什么位置發(fā)送這些白條條來向讀寫器回送數(shù)據。
射頻識別技術中采用的編碼方法還有許多種，有些是上述幾種的變形。但無論采用什么編碼方法，其原則都應該是數(shù)據利于傳送和識別，且不能失步，有時候還要配合下面將要敘述的卡片防沖突。

審核編輯 黃宇