射頻識别技術漫談(23)——ISO15693的載波、調制與編碼

射頻識别技術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“标簽”。到底是叫“卡片”還是“标簽”，好像也沒有嚴格的區分。習慣上可以從以下4個方面界定：一是形狀，卡片通常體積較大，更像“卡片”，标簽個頭則小的多；二是容量，卡片往往有較大的存儲區，可以存儲各類應用資料，标簽則存儲區較小，許多标簽隻有一個隻讀的序列号，沒有使用者存儲區；三是安全性，卡片的使用者資料存取通常需要密碼，标簽的資料則往往不需要密碼；最後是使用的對象，卡片一般用于“人”，标簽通常用于“物”。iso15693标準的産品一般稱為“标簽”。

    iso15693與iso14443國際标準最大的相同之處就是二者的射頻載波頻率都是13.56mhz。這一點非常重要，此特性為同一射頻接口晶片讀寫多種協定的電子标簽(卡片)提供了極大友善。

    iso15693讀寫器産生的射頻場的磁場強度在150ma/m～5a/m之間，标簽在這個場強區間内可以連續的正常工作。讀寫器和标簽之間的通訊采用調幅ask，調制系數有10％和100％兩種，具體使用哪一種由讀寫器決定，标簽必須能同時對這兩種調制系數的調制波進行解調。

    讀寫器向标簽傳送的資料，其編碼使用脈沖位置調制(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，至于傳送的資料是什麼，要看脈沖出現在哪個時隙。iso15693協定使用了兩種m值，m=8和m=2。

    m＝8是在4.833毫秒的時間内傳送256個時隙，每次傳送8位資料，脈沖出現在第幾個時隙就代表傳送的是什麼資料，比如要傳送資料e1h=(11100001b)=225,則在第225個時隙傳送一個脈沖，這個脈沖将時隙的後半部分拉低，如下圖所示：

    m＝2是在75.52微秒的時間内傳送4個時隙，每次傳送2位資料，脈沖出現在第幾個時隙就代表傳送的是什麼資料，比如要傳送資料2h=(10b)=2,則在第2個時隙傳送一個脈沖，這個脈沖将時隙的後半部分拉低，如下圖所示：    m=8的情況下，每次在4.833毫秒的時間内傳送8位資料，資料的傳送速率是1.65kbps;m=2的情況下，每次在75.52微秒的時間内傳送2位資料，資料的傳送速率是26.48kbps。這兩種速率差了十幾倍，具體使用哪種速率，由讀寫器發送的資料幀的起始(sof)波形決定,如下圖所示：

    和多數其它類型的非接觸式産品一樣，iso15693協定的電子标簽也使用的方式向讀寫器回送資料資訊。負載調制可以産生兩種速率的副載波，fs1=fc/32(423.75khz,2.36us)和fs2=fc/28(484.28khz,2.065us)；資料采用曼策斯特編碼，可以僅使用fs1，也可以fs1和fs2都用。

    當僅使用fs1時，資料編碼如下圖所示，邏輯“0”使用fs1調制左邊，右邊不調制；邏輯“1”使用fs1調制右邊，左邊不調制。每位資料37.76微秒，資料的傳輸速率是26.48kbps.

    當同時使用fs1和fs2時，資料編碼如下圖所示，邏輯“0”使用fs1調制左邊，fs2調制右邊；邏輯“1”使用fs1調制右邊，fs2調制左邊。每位資料37.46微秒，資料的傳輸速率是26.69kbps.

    上述資料傳輸速率比較高，15693協定還規定可以使用一種低速速率，低速速率是高速速率的1/4,對應上述兩種情形分别是6.62kbps和6.67kbps。編碼的方法是在編碼“0”和“1”時使用的脈沖數增加為原來的4倍，如果僅使用fs1調制，編碼中未調制時間也增加為原來的4倍。

     至于選用哪一種調制方法及哪一種資料的傳輸速率，完全由讀寫器決定，各種調制方法和速率标簽都必須支援。