射頻識別技術(shù)漫談(23)——ISO15693的載波、調(diào)制與編碼

射頻識別技術(shù)中的通訊大多是主從式，主動方一般是讀寫器，被動方稱為“卡片”或“標(biāo)簽”。到底是叫“卡片”還是“標(biāo)簽”，好像也沒有嚴(yán)格的區(qū)分。習(xí)慣上可以從以下4個方面界定：一是形狀，卡片通常體積較大，更像“卡片”，標(biāo)簽個頭則小的多;二是容量，卡片往往有較大的存儲區(qū)，可以存儲各類應(yīng)用數(shù)據(jù)，標(biāo)簽則存儲區(qū)較小，許多標(biāo)簽只有一個只讀的序列號，沒有用戶存儲區(qū);三是安全性，卡片的用戶數(shù)據(jù)存取通常需要密碼，標(biāo)簽的數(shù)據(jù)則往往不需要密碼;最后是使用的對象，卡片一般用于“人”，標(biāo)簽通常用于“物”。ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品一般稱為“標(biāo)簽”。

ISO15693與ISO14443國際標(biāo)準(zhǔn)最大的相同之處就是二者的射頻載波頻率都是13.56MHZ。這一點(diǎn)非常重要，此特性為同一射頻接口芯片讀寫多種協(xié)議的電子標(biāo)簽(卡片)提供了極大方便。

ISO15693讀寫器產(chǎn)生的射頻場的磁場強(qiáng)度在150mA/m～5A/m之間，標(biāo)簽在這個場強(qiáng)區(qū)間內(nèi)可以連續(xù)的正常工作。讀寫器和標(biāo)簽之間的通訊采用調(diào)幅ASK，調(diào)制系數(shù)有10%和100%兩種，具體使用哪一種由讀寫器決定，標(biāo)簽必須能同時對這兩種調(diào)制系數(shù)的調(diào)制波進(jìn)行解調(diào)。

讀寫器向標(biāo)簽傳送的數(shù)據(jù)，其編碼使用脈沖位置調(diào)制(pulse position modulation,PPM),PPM的原理比較簡單，每次用2的M次方個時隙傳送M位，至于傳送的數(shù)據(jù)是什么，要看脈沖出現(xiàn)在哪個時隙。ISO15693協(xié)議使用了兩種M值，M=8和M=2。

M=8是在4.833毫秒的時間內(nèi)傳送256個時隙，每次傳送8位數(shù)據(jù)，脈沖出現(xiàn)在第幾個時隙就代表傳送的是什么數(shù)據(jù)，比如要傳送數(shù)據(jù)E1H=(11100001B)=225,則在第225個時隙傳送一個脈沖，這個脈沖將時隙的后半部分拉低，如下圖所示：

M=2是在75.52微秒的時間內(nèi)傳送4個時隙，每次傳送2位數(shù)據(jù)，脈沖出現(xiàn)在第幾個時隙就代表傳送的是什么數(shù)據(jù)，比如要傳送數(shù)據(jù)2H=(10B)=2,則在第2個時隙傳送一個脈沖，這個脈沖將時隙的后半部分拉低，如下圖所示：

M=8的情況下，每次在4.833毫秒的時間內(nèi)傳送8位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的傳送速率是1.65Kbps;M=2的情況下，每次在75.52微秒的時間內(nèi)傳送2位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的傳送速率是26.48Kbps。這兩種速率差了十幾倍，具體使用哪種速率，由讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的起始(SOF)波形決定,如下圖所示：

和多數(shù)其它類型的非接觸式產(chǎn)品一樣，ISO15693協(xié)議的電子標(biāo)簽也使用負(fù)載調(diào)制的方式向讀寫器回送數(shù)據(jù)信息。負(fù)載調(diào)制可以產(chǎn)生兩種速率的副載波，fs1=fc/32(423.75kHz,2.36us)和fs2=fc/28(484.28kHz,2.065us);數(shù)據(jù)采用曼策斯特編碼，可以僅使用fs1，也可以fs1和fs2都用。

當(dāng)僅使用fs1時，數(shù)據(jù)編碼如下圖所示，邏輯“0”使用fs1調(diào)制左邊，右邊不調(diào)制;邏輯“1”使用fs1調(diào)制右邊，左邊不調(diào)制。每位數(shù)據(jù)37.76微秒，數(shù)據(jù)的傳輸速率是26.48kbps.

當(dāng)同時使用fs1和fs2時，數(shù)據(jù)編碼如下圖所示，邏輯“0”使用fs1調(diào)制左邊，fs2調(diào)制右邊;邏輯“1”使用fs1調(diào)制右邊，fs2調(diào)制左邊。每位數(shù)據(jù)37.46微秒，數(shù)據(jù)的傳輸速率是26.69kbps.

上述數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，15693協(xié)議還規(guī)定可以使用一種低速速率，低速速率是高速速率的1/4,對應(yīng)上述兩種情形分別是6.62kbps和6.67kbps。編碼的方法是在編碼“0”和“1”時使用的脈沖數(shù)增加為原來的4倍，如果僅使用fs1調(diào)制，編碼中未調(diào)制時間也增加為原來的4倍。

至于選用哪一種調(diào)制方法及哪一種數(shù)據(jù)的傳輸速率，完全由讀寫器決定，各種調(diào)制方法和速率標(biāo)簽都必須支持。

審核編輯：湯梓紅