數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法 在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€方面的問題： 一是外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯誤； 二是多個應(yīng)答器同時占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。運用數(shù)據(jù)檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個問題。2第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法差錯隨機錯誤：由信道中的隨機噪聲干擾引起。在出現(xiàn)這種錯誤時，前后位之間的錯誤彼此無關(guān)。突發(fā)錯誤：由突發(fā)干擾引起，當前面出現(xiàn)錯誤時，后面往往也會出現(xiàn)錯誤，它們之間有相關(guān)性。混合錯誤突發(fā)錯誤長度b=5

3第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法差錯控制在傳輸信息數(shù)據(jù)中增加一些冗余編碼，使監(jiān)督碼元和信息碼元之間建立一種確定的關(guān)系，實現(xiàn)差錯控制編碼和差錯控制解碼功能。反饋重發(fā)（ARQ）、前向糾錯（FEC）和混合糾錯（HEC） 反饋重發(fā)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）的確認信息后，才能認為發(fā)送成功。 前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強糾錯能力的編碼技術(shù)

混合糾錯是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計思想是對出現(xiàn)的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯。4第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法檢糾錯碼信息碼元與監(jiān)督碼元信息碼元k監(jiān)督碼元r

5第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法檢糾錯碼的分類6第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法分組碼碼組的監(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)卷積碼碼組的監(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個時刻輸入的碼組的信息碼元之間也具有約束關(guān)系性能優(yōu)于分組碼交織碼利用交織技術(shù)構(gòu)造出來的編碼7第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法交織碼8第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法RFID中的差錯檢測CRC碼（循環(huán)冗余碼）——較強的檢錯能力，硬件實現(xiàn)簡單算法步驟9第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法RFID中的差錯檢測CRC碼（循環(huán)冗余碼）——較強的檢錯能力，硬件實現(xiàn)簡單算法步驟將k位信息寫成k-1階多項式M(X)；設(shè)生成多項式G(X)的階為r；用模2除法計算XrM(X)/G(X)，獲得余數(shù)多項式R(X)；用模2減法求得傳送多項式T(X)，T(X)=XrM(X)-R(X)，則T(X)多項式系數(shù)序列的前k位為信息位，后r位為校驗位，總位數(shù)n=k+r。10第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法防碰撞算法有兩個或兩個以上的應(yīng)答器同時發(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，即碰撞。多個應(yīng)答器處在多個閱讀器的工作范圍之內(nèi)，它們之間的數(shù)據(jù)通信也會引起數(shù)據(jù)干擾。采取防碰撞（沖突）協(xié)議，由防碰撞算法（Anti-collisionAlgorithms）和有關(guān)命令來實現(xiàn)。11第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法ALOHA算法純ALOHA算法用于只讀系統(tǒng)。當應(yīng)答器進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。時隙ALOHA算法把時間分為離散的時間段（時隙），每段時間對應(yīng)一幀動態(tài)時隙ALOHA算法閱讀器在等待狀態(tài)中的循環(huán)時隙段內(nèi)發(fā)送請求命令，該命令使工作應(yīng)答器同步，然后提供1或2個時隙給工作應(yīng)答器使用，工作應(yīng)答器將選擇自己的傳送時隙，如果在這1或2個時隙內(nèi)有較多應(yīng)答器發(fā)生了數(shù)據(jù)碰撞，閱讀器就用下一個請求命令增加可使用的時隙數(shù)（如4，8，…），直至不出現(xiàn)碰撞為止。信道吞吐率

S=Ge-2G

信道吞吐率

S=Ge-G

12第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法二進制樹型搜索算法13第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法ISO/IEC14443標準中的防碰撞協(xié)議TYPEA幀有3種類型：短幀、標準幀和面向比特的防碰撞幀。命令集REQA/WUPA命令A(yù)TQA應(yīng)答ANTICOLLISION和SELECT命令SAK應(yīng)答HALT命令14第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法PICC的狀態(tài)Power-off（斷電）狀態(tài)Idle（休閑）狀態(tài)Ready（就緒）狀態(tài)Active（激活）狀態(tài)Halt（停止）狀態(tài)16第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法防碰撞流程17第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協(xié)議REQB/WUPB命令SLOT-MARKER命令A(yù)TQB應(yīng)答ATTRIB命令HLTB命令及應(yīng)答18第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五TYPEB防碰撞過程示例第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法碰撞檢測檢測接收到的電信號參數(shù)（如信號電壓幅度、脈沖寬度等）是否發(fā)生了非正常變化，但是對于無線電射頻環(huán)境，門限值較難設(shè)置；通過差錯檢測方法檢查有無錯碼，雖然應(yīng)用奇偶校驗、CRC碼檢查到的傳輸錯誤不一定是數(shù)據(jù)碰撞引起，但是這種情況的出現(xiàn)也被認為是出現(xiàn)了碰撞；利用某些編碼的性能，檢查是否出現(xiàn)非正常碼來判斷是否產(chǎn)生數(shù)據(jù)碰撞，如曼徹斯特碼，若以2倍數(shù)據(jù)時鐘頻率的NRZ碼表示曼徹斯特碼，則出現(xiàn)11碼就說明產(chǎn)生了碰撞，并且可以知道碰撞發(fā)生在哪一位。20第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法設(shè)計實例MCRF250芯片非接觸可編程無源RFID器件工作頻率（載波）為125kHz兩種工作模式：初始模式（Native）和讀模式。只讀數(shù)據(jù)傳送，片內(nèi)帶有一次性可編程（OTP）的96位或128位用戶存儲器（支持48位或64位協(xié)議）；具有片上整流和穩(wěn)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。21第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期五4數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法芯片