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1、RFID技术基础,利 节,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,在阅读器与应答器的无线通信中，存在许多干扰因素，最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问题： （1）外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； （2）多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞,在阅读器与应答器的无线通信中，存在许多干扰因素，最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方

2、面的问题： （1）外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； （2）多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。 为防止各种干扰和应答器之间数据的碰撞，运用数据检验（差错控制）和防碰撞算法可分别解决这两个问题,差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根据信道噪声干扰的性质，差错可以分为,1.差错控制,差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根据信道噪声干扰的性质，差错可以分为： 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起

3、。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关,1.差错控制,差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根据信道噪声干扰的性质，差错可以分为： 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。 突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性,1.差错控制,差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根据信道噪声干扰的性质，差错可以分为： 随机错误：

4、由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。 突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。 混合错误：既包括随机错误又包括突发错误，因而既会出现单个错误，也会出现成片错误,1.差错控制,差错控制实现两部分功能：差错控制编码和差错控制解码。其基本思想是为了使信源代码具有检错和纠错的能力，应当按照一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余码元(又称为监督码元)，使这些冗余码元与被传送信息码元之间建立一定的关系。在收信端，根据信息码元与监督码元的特定关系，可以实现检错或纠错,2.差错控制的基本方式,信息码元与监督码元,信息码元 k 监

5、督码元r,因此，总码元数为n=k+r,2.差错控制的基本方式 差错控制编码可以分为检错码和纠错码。检错码能自动发现差错的编码； 纠错码不仅能发现差错，而且能自动纠正差错的编码。 （1）反馈纠错（ARQ） （2）前向纠错（FEC） （3）混合纠错（HEC,反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后，才能认为发送成功,反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式,反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式。 在停-等方式中，必须从反馈信道获得ACK（确认）帧或NAK(检测到错误需要重发)帧后才能发送下一组信息。换句话说，收到ACK帧则可发送下一帧，收到N

6、AK帧则需要重发出现错误的该帧,反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式。 在停-等方式中，必须从反馈信道获得ACK（确认）帧或NAK(检测到错误需要重发)帧后才能发送下一组信息。换句话说，收到ACK帧则可发送下一帧，收到NAK帧则需要重发出现错误的该帧。 在连续工作方式中，可发送多帧，仅重发出现错误的有关帧，或重发出现错误的帧及其以后（按帧序号的顺序）发送的帧，通常采用滑动窗口协议以确定重发策略,总结：连续工作方式比停-等方式的传输效率高,总结：连续工作方式比停-等方式的传输效率高。 ARQ方式对编码的纠错能力要求不高，仅需要有较高的检错能力,反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发信

7、息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后，才能认为发送成功,前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用具有很强纠错能力的编码技术。其典型应用是数字电视的地面广播,混合纠错是ARQ和FEC的结合，设计思想是对出现的错误尽量纠正，纠正不了则需要通过重发来消除差错,反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后，才能认为发送成功,前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用具有很强纠错能力的编码技术。其典型应用是数字电视的地面广播,3.差错的衡量指标 误码率（Bit E

8、rror Ratio，BER）是衡量在规定时间内数据传输精确性的指标,突发错误长度b=5,3.差错的衡量指标 误码率（Bit Error Ratio，BER）是衡量在规定时间内数据传输精确性的指标,突发错误的误码影响可用突发错误长度来表征。当产生某突发错误时，错误图样中最前面一个的1和最后出现1的间隔长度,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,分组码,卷积码,交织码,检纠错码,分组码,卷积码,交织码,检纠错码,分组码：若一个码组的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码元组的信息码元无关，则这类码成为分组码。 若信息码元与监

9、督码元之间的检验关系可用线性方程组表示，则成为线性码。反之，若不存在线性关系，则称为非线性码。 符合循环性的线性码成为循环码，循环码易于用简单的反馈移位寄存器实现。常用的循环码有循环冗余检验码（CRC）、里德-所罗门（Reed-Solomon, RS）码及BCH码。 非循环码不满足循环性，常用的奇偶检验码、汉明码等,循环码具有循环性，即循环码中任意一个码组循环一位(将最右端的码移至最左端)以后，仍为该码中的一个码组。 如一个（7,3）码： 110 011 001 100,分组码,卷积码,交织码,检纠

10、错码,卷积码：若码组的监督码元不仅与本码组的信息码元相关，而且与本码组相邻的前m个时刻输入的码组的信息码元之间也具有约束关系，则成为卷积码。 卷积码的纠错能力随m的增加而提高。在编码效率与设备复杂性相同的前提下，卷积码的性能优于分组码，至少不低于分组码,分组码,卷积码,交织码,检纠错码,交织码：如果采用交织技术，把突发错误分散成随机的、独立的错误，那么用纠正所及错误的码来纠正突发错误就会获得较好的效果。利用交织技术构造出来的编码称为交织编码,例,1)许用码组与禁用码组,若码组中的码元数为n，在二元码的情况下，总码组数为2n个。其中，被传输的信息码组为2k个，称为许用码组；其余的2n-2k个码组

11、不予传送，称为禁用码组。 发端的编码任务是寻求某种规则，从总码组中选出许用码组；而收端解码的任务则是利用相应的规则，判断及校正收到的码字符合许用码组。 （例：3位二进制码组表示天气,2）汉明距离 汉明距离（码距）是指每两个码组间的距离。即两码组对应位取值不同的个数（异或后1的个数）。 例如：000和111之间的汉明距离为3,3）编码的效率 编码效率越高，信道中用来传送信息码元的有效利用率就越高。编码效率的计算公式为 （4）码重 在分组编码后，每个码组中码元为“1”的数目称为码的重量,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,目前，R

12、FID中的差错检测主要采用奇偶检验码和循环冗余检验（CRC）码，他们都属于线性分组码,目前，RFID中的差错检测主要采用奇偶检验码和循环冗余检验（CRC）码，他们都属于线性分组码,1.奇偶校验码 检验码中最简单，奇偶校验码无论信息位有多少，监督码元只有一位。在数据后面加上一个奇偶位的编码,奇偶检验位值的选取原则是使码字内1的数目为奇数或偶数,1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0,1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0. （2）奇检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为0，反之为1,1）偶检验 若字节的数据

13、位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0. （2）奇检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为0，反之为1,例： 以偶检验方式传送： 以奇检验方式传送,1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0. （2）奇检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为0，反之为1,例： 以偶检验方式传送： 以奇检验方式传送：,1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0. （2）奇检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为0，反之为1

14、,奇奇偶偶为零,1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为1，反之为0. （2）奇检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位的值为0，反之为1,例： 以偶检验方式传送： 以奇检验方式传送：,奇偶检验码的汉明距离为2，只能检测单比特差错，检测错误的能力低,3. 行列监督码 行列监督码是二维的奇偶校验码。行列监督码的基本原理与奇偶校验码相似，不同的是每个码元要受到纵和横的两次监督,循环冗余校验（Cyclic Check，CRC）是RFID常用的一种差错校验方法。较强的检错能力，硬件实现简单,4.C

15、RC校验,1）生成CRC码的原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式,4.CRC校验,1）生成CRC码的原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式,4.CRC校验,任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应，即把一个长度为n的代码可以表示为,任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应，即把一个长度为n的代码可以表示为： 例：1100101,任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应，即把一个长度为n的代码可以表示为： 例：1100101,1）生成CRC码的

16、原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式,4.CRC校验,CRC码是基于多项式的编码技术。在计算CRC码时，发送方和接收方必须采用一个共同的生成多项式g(x)， g(x)的阶为r, g(x)的最高、最低系数必须为1。 CRC编码过程是检验字段挂在原信息多项式后一起发送，发送发通过制定的g(x)产生CRC码字，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC码字,算法步骤： 将k位信息写成k-1阶多项式M(X)； 设生成多项式G(X)的阶为r； 用模2除法计算XrM(X)/G(X)，获得余数多项式R(X)； 用模2减法求得传送多项式T(X)，T(X)= XrM(X)-R(X)，则T(

17、X)多项式系数序列的前k位为信息位，后r位为校验位，总位数n=k+r,1)若信息字段代码为1011001，对应m(x)=x6+x4+x3+1; 2)假设生成多项式为g(x) 为11001 ，对应g(x) =x4+x3+1 ； 3） x4m(x)=x10+x8+x7+x4，对应的代码记为； 4）采用多项式除法x4m(x)/g(x)，得余数为1010， 即校验字段为1010； 5）发送方发出的传输字段为，前7位为信息字段，后4位为校验字段； 6）接收方使用相同的生成码进行校验，接收到的多项式如果能够除尽，则正确,练习：M(X)系数序列：

18、G(X)系数序列为：10011,1）生成CRC码的原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式,4.CRC校验,选用的生成多项式不同，产生的循环码组也不同,CRC-12,CRC-16,CRC-32,CRC-CCITT,可检验4KB长数据帧的数据完整性,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,在RFID系统中，阅读器的作用范围经常有多个应答器同时发送数据，那么就会出现通信冲突，产生数据相互的干扰，导致数据传输经常发生碰撞问题，因此需要对防碰撞进行研究。 采取防碰撞（冲突）协议，由防碰撞算法（Anti-

19、n ）和有关命令来实现,RFID系统中存在的通信形式一般有3种： 1）无线广播。在一个阅读器的阅读范围存在多个应答器，阅读器发出的数据流同时被多个应答器接收。 2）多路存取。在阅读器的作用范围内有多个应答器同时传输数据给阅读器。 3）多个阅读器同时给多个应答器发送数据,RFID系统中存在的通信形式一般有3种： 1）无线广播。在一个阅读器的阅读范围存在多个应答器，阅读器发出的数据流同时被多个应答器接收。 2）多路存取。在阅读器的作用范围内有多个应答器同时传输数据给阅读器。 3）多个阅读器同时给多个应答器发送数据,RFID系统中存在的通信形式一般有3种： 1）无线广播。在一个阅

20、读器的阅读范围存在多个应答器，阅读器发出的数据流同时被多个应答器接收。 2）多路存取。在阅读器的作用范围内有多个应答器同时传输数据给阅读器。 3）多个阅读器同时给多个应答器发送数据,SDMA: RFID系统利用天线空间分离的技术分别读取应答器的数据。 FDMA: RFID系统把不同载波频率的传输通道分别提供给应答器用户。 TDMA: RFID系统把整个可供使用的通路容量按照时间不同分配给多个用户分别读取数据,在RFID系统中分为应答器控制和阅读器控制。应答器控制的工作时非同步的，它对阅读器的数据没有控制。阅读器控制时所有的应答器同时由阅读器控制和检测。通过一定的算法，在阅读器的作用范围内从所有

21、应答器中选择其中一个进行通信,现有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可划分为ALOHA防碰撞算法和基于二进制搜索 （Binary Search，BS）算法两大类。 ALOHA防碰撞算法有ALOHA算法、时隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二进制搜索算法、二进制树型搜索算法等,ALOHA是1968年美国夏威夷大学一项研究计划的名字， ALOHA网络是世界上最早的无线电计算机通信网络。ALOHA采用的是一种随机接入的信道访问方式,1. 纯ALOHA算法,阅读器检测接收到的信号，并判断有无碰撞。一旦发生碰撞，阅读器就发送命令让应答器停止发送，随机等待一段时间后再重新发送以减少碰撞。 如果连续

22、多次发生碰撞，则将导致阅读器出现错误判断，认为这个应答器不在自己的作用范围内,1. 纯ALOHA算法,纯ALOHA算法比较适合于阅读器只负责接收应答器发射的信号，而应答器只负责向阅读器发射信号的情况。当应答器进入射频能量场被激活以后，它就发送存储在应答器中的数据，且这些数据在一个周期性的循环中不断发送，直至应答器离开射频能量场,1. 纯ALOHA算法,把时间分为离散的时间段（时隙），每段时间对应一帧，并且每个时隙长度要大于应答器回复的数据长度，应答器只能在每个时隙内发送数据。 每个时隙存在3种情况： 1）无应答器响应：在此时隙内没有应答器发送。 2）一个应答器响应：在此时隙内只有一个应答器发送

23、，应答器能够被正确识别。 3）多个应答器响应：在此时隙内有多个应答器发送，产生碰撞,2.时隙ALOHA算法,时隙ALOHA算法中，应答器或成功发送或完全碰撞，避免了纯ALOHA算法中的部分碰撞，提高了信道的利用率。但这种方法需要一个同步时钟以使阅读器阅读区域内的所有应答器的时隙同步,2.时隙ALOHA算法,ALOHA算法的一种扩展算法Framed Slotted ALOHA(FSA)算法。把N个时隙组成一帧，应答器在每个帧内随机选择一个时隙发送数据，适于传输信息量较大的场合,3. 帧时隙ALOHA算法,现有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可划分为ALOHA防碰撞算法和基于二进制搜索

24、（Binary Search，BS）算法两大类。 ALOHA防碰撞算法有ALOHA算法、时隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二进制搜索算法、二进制树型搜索算法等,只有应答器序列号与阅读器查询的前缀相符的标签才响应阅读器的命令而发送其序列号。当只有一个标签响应的时候，阅读器可以成功识别标签，但当有多个标签响应的时候，阅读器就把下一次循环中的查询前缀增加一个比特0，通过不断早呢更加前缀，阅读器就能识别所有的标签,4. 二进制搜索算法,设阅读器范围内有4个标签，A:，B:，C:，D:. 1)要求区域内所有标签应答，发现碰撞101？1？1

25、，D1，D3，D4位发生碰撞，将碰撞最高位D4置0，高于D4位不变化，低于D4位置1，可得下一次命令参数. 2）发送，标签A和C应答，解码数据为1010？111，D3位发生碰撞，将D3位置0，D0D1D2置1，得到. 3）重复步骤直到有唯一标签,将这些信息包随机地分为两个分支。遵循“先入后出”的原则，将所有第一个分支的信息都成功传输后，再来传输第二个分支,5. 二进制树型搜索算法,解决碰撞的时间间隔(CRI)=11,当碰撞正在进行时，新加入这个系统的信息包禁止传输信息，直到该系统的碰撞问题得以解决，并且所有信息包成功发送完后，才能进行新的信息包的

26、传输,5. 二进制树型搜索算法,第四章 数据校验和防碰撞算法,差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例,MCRF250芯片是非接触可编程无源RFID器件，工作频率（载波）为125kHz。有两种工作模式：初始模式（Native）和读模式。 初始模式指芯片具有一个未被编程的存储阵列，调制方式为FSK，数据码为NRZ. 读模式值在接触和非接触方式编程后永久工作模式，配置寄存器的锁存位置1，芯片上电后进入防碰撞数据传输状态,1. MCRF250芯片（公司,MCRF250芯片主要性能有： 只读数据传输，片内带有一次性可编程的用户存储器； 具有片上整流和稳

27、压电路； 低功耗； 编码方式为NRZ码、曼彻斯特码和差分曼彻斯特码； 调制方式为FSK、PSK和直接调制； 封装方式有PDIP和SOIC两种,1. MCRF250芯片,与阅读器构成一个应用系统，谐振频率为125khz。电感L1的参考值为4.05mH，电容C1的参考值是390pF.阅读器一侧的射频前端天线电路谐振于125kHz，用于输出射频能量,1. MCRF250芯片,芯片内部电路由射频前端、防碰撞电路及存储器3部分组成,1. MCRF250芯片,射频前端电路用于完成芯片所有模拟信号处理和变换功能，包括天线、电源、时钟、载波中断检测、负载调制等，还用于实现编码调制方式的逻辑控制,1. MCRF

28、250芯片,配置寄存器用于确定芯片的工作参数，可由制造商在生产过程中编写，也可采用非接触式编程。 P123 图4.14,1. MCRF250芯片,当发生碰撞时，芯片可停止数据发生，并在防碰撞电路的控制下，再一次在适当的时候传输数据。这种功能保证了当阅读器射频能量场中有多个应答器时，可逐一读取。要求阅读器应有提供载波信号中断时隙（GAP）和碰撞检测的能力,1. MCRF250芯片,碰撞检测可采用位检测方法。可采用幅度、位宽度的检测或非正常码出现等检测方法。 通过检测位宽的变化来判断碰撞的发生，位宽的变化和调制方式有关，当采用NRZ码FSK脉冲调制时，发现如果位0和位1碰撞，其合成波形的位宽会有比较明显的变化。 eg:数位0的FSK频率为fc/8,数位1的FSK频率为fc/10,2. 基于FSK脉冲调制的碰撞检测方法,阅读器的电路组成由晶体振荡器、分频器、功率放大器、Gap产生电路、包络检波、放大滤波整形电路、FSK解调电路，碰撞检测电路和微控制器组成,3. FSK防碰撞阅读器设计,防碰撞流程 阅读器开始送出Gap，其时间间隔为60us。工作流程中主要工作由微控制器的程序实现。对功率放大器电路，特别是D类功率放大器，由微控制器程序产生Gap是很容易实现的,The End

如何修改图片大小？这三个软件不能错过，快速修改图片大小

2. Adobe ：作为行业领先的图像编辑软件，Adobe 拥有强大的功能和广泛的用户群体。在中，您可以使用“图像”菜单下的“图像大小”选项来修改图片的尺寸。在弹出的对话框中，您可以设置新的宽度和高度，并选择适当的插值算法来保持图像质量。此外，还提供了多种保存选项，您可以选择不同的文件格式（如JPG、PNG、GIF等）保存修改后的图片。

3. GIMP：作为一款免费的开源图像编辑软件，GIMP提供了与相似的功能。在GIMP中，您可以使用“图像”菜单下的“缩放图像”选项来修改图片的大小。在弹出的对话框中，您可以手动输入新的尺寸或者选择预设的尺寸，并选择插值算法来调整图像质量。GIMP还支持多种文件格式的保存，您可以根据需要选择合适的格式。

借助图片编辑助手软件如图片编辑助手、Adobe 和GIMP，您可以轻松修改图片的大小。这些软件提供了简单直观的界面和丰富的功能，让您能够快速调整单张图片或批量处理图片的尺寸。无论您是专业设计师还是普通用户，这些软件都能够满足您的需求，让您轻松修改图片大小，以适应不同的用途和平台要求。