《RFID原理及应用》期末复习总结-（第二章RFID设计技术基础）
- 1、数字通信模型
- 2、数字通信特点
- 3、数字通信的特征指标
- 4、RFID通信方式
- 5、RFID系统的通信过程
- 6、模拟信号、数字信号
- 7、数字信号特点
- 8、时域，频域
- 9、信号工作方式
- 10、通信握手
- 11、信道
- 12、编解码
- 13、信号需要调制的因素
- 14、信源编码、数据编码
- 15、编码方式
- 16、不归零码、
- 17、编码方式的选择因素
- 18、RFID信道编码
- 19、信道编码任务
- 20、信息码元、监督码元
- 21、许用码组、禁用码组
- 22、编码效率计算
- 23、码字、码长、码距
- 24、系统码、非系统码
- 25、纠正随机错误码、纠正突发错误码
- 26、差错控制编码：奇偶校验法、循环冗余校验法、汉明码
- 27、信道编码
- 28、防碰撞算法
- 29、载波调制
- 30、RFID的安全需求
- 31、密码学基础
- 32、非对称密码*：公钥密码*、双钥密码*
- 33、非对称密码*用处
- 34、RFID认证技术
1、数字通信模型
- 信源编码与信源译码：A/D转换；数据压缩
- 信道编码与信道译码：增强信号干扰能力，提高传输的可靠性
- 数字调制：改变载波参数；通过将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号
- 加密模块与解密模块：信源编码与信道编码之间
数字通信发送模型：信源编码 - 加密 - 信道编码 - 载波调制
2、数字通信特点
（1）避免噪声积累，便于长距离高质量传输
（2）便于加密处理
（3）便于设备的集成，微型化
（4）占用较宽的信道频率
3、数字通信的特征指标
（1）传输速率
（2）信道带宽：频带利用率=速率bps/带宽Hz
（3）误码率
4、RFID通信方式
（1）反向散射调制
（2）负载调制
5、RFID系统的通信过程
读写器中信号经：信号编码、调制器、传输介质（无线信道）、电子标签中的解调器、信号译码
6、模拟信号、数字信号
模拟信号：连续；数字信号：离散
7、数字信号特点
（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
8、时域，频域
9、信号工作方式
时序系统、全双工系统、半双工系统
10、通信握手
由通信协议规定：优先通信、数据同步、信息确认
11、信道
- 信道分类：
- 电磁波在空间传播的渠道（无线信道）
- 电磁波的引导传播渠道（如电缆信道）
- 信道指标：
- 带宽： 信号所拥有的频率范围
- 能够通过的最高频率 - 能够通过的最低频率
- 单位：Hz
- 传输速率：每秒传输的二进制比特数：比特率bps
- 波特率：每秒钟通过信道的码元数
- 码元：携带数据信息的信号单元
- 比特率=波特率*log2(M) M：离散电平个数（bit数）
- 两相调制：1个码元使用1个bit
- 四相调制：1个码元使用2个bit
- 八相调制：1个码元使用3个bit
- 容量：
- 理想信道
- 受高斯白噪声干扰的信道：香农定理
- 信噪比=信号功率/噪声功率
- 特征：
- 带宽越大，容量越大
- 信噪比越大，容量越大
- 高斯白噪声：
- 把瞬时值的概率分布服从高斯分布，功率谱密度服从均匀分布
- 带宽： 信号所拥有的频率范围
12、编解码
（1）信源编码/解码：数模转换、数据压缩（例：哈夫曼编码）
（2）信道编码/解码：检错与纠错，区分通路，适应信道条件，提高通信可靠性
（3）保密编码
13、信号需要调制的因素
（1）提高传输速率：工作频率越高，传输速度越快，带宽越大
（2）减小天线体积：工作频率越高，波长越小，天线尺寸越小
（3）允许频道复用：信道复用
14、信源编码、数据编码
- 信源编码：将模拟信号转换成数字信号，或将数字信号编码成更适合传输的数字信号（必须保证不中断读写器对电子标签的能量供应）
- 数据编码：反向不归零编码、曼彻斯特编码、密勒编码、修正密勒编码
15、编码方式
（1）反向不归零编码
（2）单极性归零编码
（3）曼彻斯特编码
（4）差动双相编码
（5）密勒编码
（6）变形密勒编码
16、不归零码、
（1）不归零码（NRZ）
- 单极性不归零码（UNRZ）
- 高电平1，低电平0
- 高电平1，低电平0
- 双极性不归零码（BNRZ）
- 正高电平1，负高电平0
特点：带宽完全利用、难以同步、直流分量
- 正高电平1，负高电平0
（2）归零码（RZ）
- 单极性归零码（URZ）
- 高电平1，低电平0
- 高电平1，低电平0
- 双极性归零码（BRZ）
- 一个调制周期内10表示1，-10表示0
特点：易于同步、浪费带宽
- 一个调制周期内10表示1，-10表示0
（3）反向不归零码（NRZI）
- 电平翻转0，电平保持1
特点：完全利用带宽、携带时钟信号
（4）曼彻斯特编码：归零码、分相码
- 半个周期时，高->低:1；低->高:0（10->1；01->0）
特点： - 携带时钟信号，自同步，不需要填充位
- 损失带宽，但对高速信号影响较小
- 有利于发现传输碰撞错误：多信号叠加抵消产生不跳变
信息100101用曼彻斯特编码结果为：100101100110
（5）差分曼彻斯特
- 电位保持代表1，跳变代表0
- 半周期处跳变
特点：电平变化不多于曼彻斯特
（6）差动双相编码
- 每周期开始时电平反向
- 半周期时，电平跳:0；电平保持:1
特点：
- 11/00表示1；01/10表示0
- 容易重建位同步
（7）密勒编码
- 1：起始不跳变，中心点跳变
- 0：单个0：边界不跳变，中间也不跳变
- 连续0：连续两个0之间的边界跳变
- 连续0：连续两个0之间的边界跳变
解码：
- 以2倍时钟频率读入位值
- 0->1跳变为起始位，然后10/01->1；00/11->0
（8）修正密勒码（在密勒码跳变处产生一个负的窄脉冲就是修正密勒码）
- 每位数据中间有窄脉冲:1；没有:0
- 连续0：从第二个0开始，在数据的起始部分加一个窄脉冲
- 无信息：两个连续的位开始和中间部分都没有窄脉冲
17、编码方式的选择因素
（1）电子标签的能量来源
（2）电子标签的检错能力
（3）电子标签时钟的提取
18、RFID信道编码
- 最主要的干扰因素：信道噪声、多标签操作
- 差错控制编码：监督码元分为检错码和纠错码
19、信道编码任务
- 校验和：差错控制编码
- 多路存取：信道复用
- 防碰撞：降低信号干扰
20、信息码元、监督码元
- 信息码元：发送端由信源编码得到的被传输的信息数据比特
- 监督码元
21、许用码组、禁用码组
许用码组：根据规则合法的分组编码
禁用码组
22、编码效率计算
编码效率：信息位（k）占总码元数比例
（监督位：r）
23、码字、码长、码距
- 码字：若干个码元组成
- 码长：码字的总位数
- 码距：（汉明距）两个等长码字之间对应码位上码元不同的个数
- 最小码距：衡量编码纠/检错能力的重要依据
（许用码组之间码距越大越好，许用码组与禁用码组之间码距越小越好）
24、系统码、非系统码
- 系统码：所有码组的k位信息码元在编码前后保持原来形式
- 非系统码
25、纠正随机错误码、纠正突发错误码
26、差错控制编码：奇偶校验法、循环冗余校验法、汉明码
（1）奇偶检验法：在每一个字节后加一个奇偶校验位
- 属于：检错、线性、分组、系统码
- 奇校验法：算上监督位有奇数个1
（2）纵向冗余校验法：
- 多个信息码字纵向排列
- 对应位计算一个监督码元：奇/偶校验法
- 发送时除了发送信息码字，最后发送出监督码字
（3）汉明码
添加多个校验码，各自对应信息码中的不同码位组
校验时参考不同校验码位的值，可以快速准确定位出错的信息码位
27、信道编码
（1）空分多路复用（SDMA）
- 法1：降低单个读写器的作用距离
- 法2：读写器有向天线
（2）频分多路复用（FDMA）
- 重叠空间内的信道使用不同的载波频率
（3）时分多路复用（TDMA）
- 将信道容量按时间片分配给多个用户使用
- 分类：标签控制法、读写器控制法
（4）码分多路复用（CDMA）：
- 正交码
- 信道、时间均可同时共用
28、防碰撞算法
（1）ALOHA：随机竞争
- 核心思想：需要发送的数据包立刻发送
- 最大信道利用率：18.4%
（2）时隙ALOHA：
- 核心思想：时间分成小的间隙，电子标签只在下一个间隙开始时才可以发送数据包
- 最大信道利用率：36.8%
（3）动态时隙ALOHA：
- 发生潜在碰撞时逐步增加标签可用的时隙数，直到有一个标签可以发送成功
（根据标签碰撞和空闲的概率来调整帧长）
（4）二进制搜索算法
- 只有符合限制的标签才应答
29、载波调制
（调制深度）键控度=振幅差/振幅和
通断键控指的是调制深度为100%的幅移键控调制
30、RFID的安全需求
机密性、数据完整性、可用性、真实性、隐私性
31、密码学基础
- 密码设计基本原则：混淆、扩散
- 密码*分类：对称、非对称
- 密码学分类：编码学、分析学
- 对称密码*：单钥密码*，即加密密钥和解密密钥相同
- 流密码（序列密码）：对连续的比特流进行加密
32、非对称密码*：公钥密码*、双钥密码*
- 加密和解密的密钥不同：E()；D()
- 满足条件：
- D(E(m))=m
- 从E很难推导出D
- “选择明文”攻击无法破解
RSA算法：
ed mod(a)=1：（ed）除以a的余数为1
33、非对称密码*用处
- 加密：
- 发信者以收信人公钥加密信息
- 只有收信人自己才可以用密钥解密
- 签名：
- 发信者以自己的密钥加密信息
- 收信人用发信人的公钥解密，确认：
- 信息是由签名者发送的
- 信息自签名后到收到为止，未被修改过
- 签名者无法否认信息是由自己发送的