Типичными являются приложения, которые используют бесконтактные идентификационные системы, где требуется только несколько считывателей и очень большое число транспондеров. Например, в системе общественного транспорта используется несколько десятков тысяч бесконтактных смарт-карт, а в транспортных средствах устанавливается только несколько сотен считывателей. В приложениях, предназначенных, например, для идентификации животных или контейнеров, также имеется значительная разница между количеством используемых транспондеров и соответствующим числом считывателей.

Практическая реализация RFID считывателей

Существует очень много разных систем, потому что еще нет применимых стандартов для индуктивных или микроволновых систем RFID. В результате считыватели производятся только небольшими партиями - по несколько тысяч. В последнее время одно из самых распространенных решений - это складские системы учета, где необходимо применение нескольких ридеров и сотни, иногда тысячи, радиочастотных меток для маркировки каждой единицы продукции / оборудования / товара.

  
Таким образом, фазо-модулированный сигнал эквивалентен сигналу с частотной модуляцией с модулирующей функцией df(t)/dt. При гармоническом модулирующем сигнале выражение, описывающее частотно-модулированное колебание, отличается от такого же для фазо-модулированного колебания только фазой гармонической функции, определяющей изменение полной фазы высокочастотного колебания. В связи с этим по внешнему виду сигнала нельзя заключить, как модулирован сигнал, - по частоте или фазе. Однако различие между частотной и фазовой модуляциями проявляется при изменении частоты модуляции Q.

Фазовая модуляция радиочастотной технологии идентификации

При частотной модуляции величина девиации частоты зависит только от амплитуды модулирующего сигнала и не зависит от частоты модуляции Q. Величина же индекса Р убывает с ростом частоты Q. При фазовой модуляции величина индекса модуляции зависит только от амплитуды модулирующего сигнала и не зависит от частоты модуляции. В общем случае спектр колебания, модулированного по фазе одной частотой Q, выражается аналитически так же, как и спектр частотно-модулированного сигнала с такой же частотой модуляции Q.

  
Распределение амплитуд гармонических составляющих зависит от аргумента функций Бесселя, то есть от индекса частотной модуляции. При малом индексе частотной модуляции спектр частотно-модулированного сигнала практически не отличается от спектра амплитудно-модулированного сигнала, то есть он состоит всего из трех гармонических составляющих: колебаний с несущей частотой и двух боковых.

Частотная модуляция радиочастотной технологии идентификации

С ростом индекса модуляции увеличивается вес боковых составляющих и соответственно растет требуемая полоса пропускания канала связи. При больших индексах модуляции ширина спектра сигнала практически равна удвоенной величине девиации частоты и не зависит от частоты модулирующего сигнала. При двоичной частотной манипуляции 2FSK двоичные биты "0" и "1" исходного сообщения передаются синусоидальными колебаниями соответственно частотами f1 и f2 при сохранении неизменной амплитуды колебаний.

  
Амплитудная модуляция является наиболее простым и распространенным способом ввода информации в высокочастотное колебание. При амплитудной модуляции огибающая амплитуд несущего колебания изменяется по закону, совпадающему с законом изменения передаваемого сообщения, при этом частота и начальная фаза колебания поддерживаются неизменными. Характер огибающей A(t) определяется видом передаваемого сообщения. Огибающая A(t) совпадает по форме с модулирующей функцией S(t). Последовательность битов исходного двоичного сообщения Vd(t) представляется потенциалами высокого уровня для логических единиц и потенциалами нулевого уровня для логических нулей. Такой способ представления двоичного сообщения называют потенциальным кодированием.

Амплитудная модуляция радиочастотной технологии идентификации

При амплитудной манипуляции ASK двоичный кодовый сигнал Vd(t) подается на вход модулятора ASK, который переключает амплитуду несущего колебания Vc(t). В результате амплитудной манипуляции двоичное сообщение преобразуется в последовательность радиоимпульсов VAsк(t). Основным параметром амплитудно-модулированного колебания является коэффициент модуляции. При амплитудной манипуляции ASK амплитуда несущего колебания переключается двоичным кодовым сигналом в одно из двух значений: А0 или А1. В зависимости от выбранного коэффициента модуляции амплитуда А1 может принимать значения в интервале от А0 до 0.

  
Радиочастотная технология идентификации в значительной степени связана с процедурами аналоговой модуляции. Аналоговая модуляция используется для передачи дискретных данных по каналам с относительно узкой полосой частот. При правильном воздействии на один из трех сигнальных параметров - амплитуду, частоту, фазовый сдвиг - несущей электромагнитной волны сообщения отправителя могут быть преобразованы в модулированные электромагнитные колебания и переданы в любую точку в пределах данной зоны.

Аналоговая модуляция радиочастотной технологии идентификации

Получатель информации, анализируя характеристики электромагнитной волны в любой точке зоны уверенного приема, может восстановить сообщение путем измерения изменений в мощности, частоты или фазового сдвига принятой волны. Если амплитуда или фаза подвергаются изменению по закону передаваемого сообщения, то колебание становится модулированным. При изменении амплитуды А получают амплитудную модуляцию. При изменении угла E получают угловую модуляцию, которую можно разделить на два вида: частотную и фазовую. Эти два вида модуляции тесно связаны между собой, и различие между ними проявляется в характере изменения во времени угла при одной и той же модулирующей функции.

  
В информационных системах с радиотехническим каналом связи передача информации на расстоянии осуществляется сигналами, излучаемыми антеннами и распространяющимися в виде радиоволн в среде, разделяющей отправителя и получателя информации. Такими сигналами являются высокочастотные колебания, при этом передаваемая информация должна быть заложена в высокочастотное колебание, называемое несущим.

Процедуры модуляции радиочастотной технологии идентификации

При передаче дискретных данных применяются два основных типа физического кодирования: на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называют аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что модуляция осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют кодо-импульсной модуляцией (КИМ).

  
Кодирование двоичных цифр с помощью кода Миллера характеризуется следующими особенностями:
1. в середине битового периода существует положительный или отрицательный переход, если бит равен "1";
2. в начале битового периода не существует перехода, если бит "0" следует за битом "1", то есть двоичный "0" представляется продолжением уровня "1" на следующий битовый период;
3. в начале битового периода существует переход, если бит "0" следует за битом "0", то есть в начале каждого битового периода последовательность нулей создает перепады, чтобы было легче реконструировать значение битов в приемнике.

Кодирование передаваемых данных - код Миллера и кодирование РРС

Полоса пропускания кода Миллера вдвое меньше полосы пропускания, требуемой при манчестерском кодировании. В модифицированном коде Миллера каждый переход заменяется отрицательным импульсом. Модифицированный код Миллера особенно удобен для использования в индуктивно связанных RF D-системах для передачи данных от считывателя к радиочастотной метке.

  
Характерная особенность манчестерского кода состоит в том, что двоичным "1" и "0" соответствуют не уровни, а перепады потенциала. При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине каждого такта. Переход в середине такта используется как синхроимпульс, а также как элемент данных. В этой схеме двоичная "1" кодируется перепадом от низкого уровня сигнала на высокий, а двоичный "0" - обратным перепадом с высокого уровня на низкий.

Кодирование передаваемых данных - манчестерский код и дифференциальный бифазный код DBP

В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. Манчестерский код обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами, поскольку сигнал изменяется по крайней мере один раз за такт передачи одного бита данных. Однако манчестерский код достаточно неэффективно использует пропускную способность канала. Требуемая полоса пропускания может быть вдвое больше скорости передачи данных в битах. Манчестерский код часто используется для передачи данных от транспондера к считывателю на основе модуляции нагрузки с использованием поднесущей.

  
Код NRZ осуществляет потенциальное кодирование двоичных цифр, называемое также кодированием без возвращения к нулю (Non Return to Zero). Данное название отражает то обстоятельство, что при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта. Как будет описано ниже, при других методах кодирования возврат к нулю происходит. В сущности, при этом методе выполняется не кодирование, а представление двоичных цифр соответствующим уровнем потенциала: двоичная "1" представляется высоким уровнем потенциала, а двоичный "0" - низким уровнем.

Кодирование передаваемых данных - коды NRZ и RZ

Код NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает свойством самосинхронизации. При передаче длинной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные.

  
Прогресс в области пропускной способности и надежности каналов передачи в значительной мере связан с развитием технологии передачи цифровых данных. Цифровой метод передачи данных имеет ряд преимуществ перед аналоговым:
1. высокая надежность - если шум ниже входного порога, его влияние не ощущается, возможна повторная посылка кода;
2. независимость от времени - данные можно передавать не в момент возникновения, а когда готов канал;
3. возможность помехоустойчивого кодирования и шифрования, что повышает безопасность передачи.

Кодирование передаваемых данных в RFID-системах

Раньше каждому двоичному разряду ставился в соответствие импульс или перепад в кодовой последовательности. Чем шире импульс, тем большую энергию он несет, тем лучше отношение сигнал/шум, но тем ниже и предельная скорость передачи. Сегодня для повышения скорости передачи перепад фиксирует лишь смену последовательности нулей на последовательность единиц или наоборот, однако при этом нужно решить задачу синхронизации.


Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.