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1、西北大学硕士研究生论文- 1 -独 创 性 声 明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日西北大学硕士研究生论文- 2 -摘要RFID 是九十年代兴起的、目前在理论和应用研究方面都十分引人注目的一种自动识别技术。它具有数据量大，保密性高，抗干扰能力强，识别时间短，费用较低等优点，有很好的应用前景。本文
2、首先研究了用于 RFID 系统的数据传输的基本理论，包括信道编码、校验和纠错码原理及应用等对整个系统的影响，然后利用功能强大的 Simulink 仿真软件，通过设计封装仿真需要的信道编码解码模块、CRC 校验模块、OOK 调制解调等共 12 个模块，仿真研究了射频识别数据传输系统的性能、不同的数据传输格式对信道的适应能力等方面的相关问题。通过仿真，给出了不同编码方式与系统误码率的关系以及与信道信噪比的关系。本文所采用的研究方法和所得到的研究结果可以为实际的 RFID 系统的设计与应用提供参考。关键字：RFID、信道编码、数据校验、CRC 、仿真分析西北大学硕士研究生论文- 3 -ABSTRAC
3、TRFID is a kind of auto-identify technique risen in 90th. It is very hot in theory and application research. It has many advantages，such as abundance of data information，high security of data，great ability of anti-EMI(Electro Magnetic Interference)，short recognizing time and low cost,and it has a pr
4、omising future. In this paper I first studied basic theory used in data transfer used in RFID application, including the principle of channel coding、checkout and anti-error coding, Then I used Simulink, a powerful simulation software, designed and packed 12 models used in simulation, including chann
5、el coding、CRC、OOK etc. Then simulation and studied such topics as capability of data transfer of RFID system、channel fit ability of different channel coding etc. The research technique and research result used in this paper will offer reference for the design and application of practice application
6、of RFID system.Keyword: RFID, channel coding, data checkout, simulation and analysis西北大学硕士研究生论文- 4 -目录第一章 引言61.1 射频识别系统概述61.2 RFID 系统国内外研究现状.91.3 论文选题的意义及主要研究内容101.4 论文的主要贡献.10第二章 RFID 系统的数据格式及其仿真研究.122.1 动态系统仿真工具 matlab/simulink.122.1.1 matlab/simulink 仿真工具简介.122.1.2 matlab/simulink 使用简介.122.2 RFID
7、 数据传输常用编码格式.142.3 常用编码模块的 simulink 模块封装.102.3.1 利用已有模块组合实现模块封装.152.3.2 利用 s 函数实现自编模块.182.4 信道编码抗干扰能力仿真分析.232.4.1 二进制对称信道.232.4.2 RFID 系统数据编码方式检错能力仿真.242.4.3 选择编码方式的其他考虑因素.25第三章 RFID 系统的数据校验方式及其仿真研究.273.1 RFID 系统的数据保护与校验.27西北大学硕士研究生论文- 5 -3.2 差错控制编码273.2.1 差错控制的基本方式.273.2.2 汉明码距与编码纠错能力的关系.283.3 常用的差错
8、控制编码293.3.1 奇偶监督码293.3.2 汉明编码303.4 CRC 循环冗余校验.313.5 CRC 校验能力仿真.323.5.1 仿真模型.323.5.2 CRC 校验编码模块和解码模块的封装.333.5.2 CRC 校验能力仿真分析.34第四章 RFID 系统数据传输综合仿真分析.364.1 RFID 系统的数据传输流程 .364.2 RFID 系统数据传输综合仿真.364.2.1 RFID 系统数据传输仿真模型.364.2.2 RFID 系统数据传输仿真模型中的子模块构建.384.2.3 RFID 系统数据传输综合仿真.39第五章 总结.43致谢.44参考文献.45西北大学硕士
9、研究生论文- 6 -第一章 绪论1.1 射频识别系统概述射频识别技术(RFID，即 Radio Frequency Identification)是从八十年代起走向成熟的一项自动识别技术，它利用无接触的方式自动的从目标中读取信息。伴随着大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，射频识别技术也进入实用化的阶段。射频识别系统利用射频的方式进行非接触的双向通信，以达到识别目的并交换数据。它和同期或早期的接触式识别技术不同，RFID 系统的标签和读写器之间不用接触就可完成识别。因此它可在更广泛的场合中应用。 典型的射频识别系统包括两部分：标签和读写器。 标签的几个主要模块集成到一块芯片中，
10、完成与读写器通信。芯片上的内存部分用来储存识别号码或其它数据：内存容量从几个比特到几十 K 比特； 芯片外围连接天线，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式，如常见的信用卡的形式及小圆片的形式等。和条码、磁卡、IC 卡西北大学硕士研究生论文- 7 -相比，标签具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。在多数 RFID 系统中，读写器在一个区域内发射能量形成电磁场，区域大小取决于工作频率和天线尺寸。标签经过这个区域时检测到读写器的信号就开始发送储存的信息及数据。读写器发送的信号通常提供时钟信号及标签工作所需要的足够能量，其中的时钟信号使数据同步，从而简化了
11、系统的设计。读写器接收到标签上的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后通过 RS232、RS422、RS485 或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的 RFID产品就是一种非接触的 IC 卡、而复杂的 RFID 产品能和外部传感器连接来测量、记录不同的参数，甚至与 GPS 系统连接来跟踪物体。 应该说条码、磁卡、IC 卡、标签等识别技术都有各自的优缺点及适于应用的场合。 表 1.1 显示了这几种识别技术的区别。 条码成本最低、适于大量需求且数据不必更改的场合，例如商品包装上就很适宜，但是条码比较容易磨损、而且数据量很小。磁卡的价格也很便宜，但是很容易磨损，数据量小。IC 卡的数据
12、存储量很大，数据安全性好、但是价格稍高。且由于它的触点暴露在外面，有可能因静电或人为的原因损坏。射频标签最大的优点就在于非接触，因此完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，标签不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，短距离的标签可以在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距离的产品多用于交通上，可达几十米，如铁路车号的自动识别、汽车自动收费或识别车辆身份。表 1.1 各种自动识别方式比较系统参数 条形码光学符号识别 语音识别生物计数测量法 IC卡射频识别系统典型的数据量/字节 1-100 1-100 - -数据密度
13、小 小 高 高 很高 很高机器阅读的可读性 好 好 费时间 费时间 好 好个人阅读的可读性 受制约 简单容易 简单容易 困难 不可能 不可能受污染/潮湿影响 很严重 很严重 - - 可能（接触） 没有影响西北大学硕士研究生论文- 8 -受光遮盖影响 全部失 效 全部失效 - 可能 - 没有影响受方向和位置影响 很小 很小 - - 一个插入 方向 没有影响用坏 /磨损 有条件 有条件的 - - 接触 没有影响购置费/电子阅读设备 很少 一般 很高 很高 很少 一般工作费用（例如：打印机） 很少 很少 无 无一般（接触） 无未经准许的复制/修改 容易 容易 可能（录音） 不可能 不可能 不可能阅读
14、速度（包括数据载体的使用） 低-4s 低-3s 很低5s很低510s 低 4s 很快数据载体与阅读器之间的最大距离 0-50cmsimulation parameter，在打开的对话框中设置仿真时间为 10 秒钟；7、点击工具栏上的运用按钮开始仿真程序；8、仿真结束后，双击打开示波器查看波形，波形图如下：图 2.3 仿真波形上边是原始波形，下边是 Manchester 编码后的波形。由此可以看出，利用simulink 进行动态系统的仿真非常的简洁方便，所得的结果也非常的直观。2.2 RFID 数据传输常用编码格式在 RFID 系统中基带编码(数字调制)常使用的编码方法有以下几种:NRZ 编码，Manchester（曼彻斯特）编码、
