《物联网射频识别(RFID)核心技术教程》-PPT-10

《物联网射频识别（RFID）核心技术教程》点击此处结束放映《物联网射频识别（RFID）核心技术教程》点击此处结束放映电子教案《物联网射频识别（RFID）核心技术教程》《物联网射频识别（RFID）核心技术教程》本书《物联网-射频识别（RFID）核心技术教程》由《物联网-射频识别（RFID）核心技术详解》一书改编而来。《物联网-射频识别（RFID）核心技术详解》2011年11月荣获陕西省普通高等学校优秀教材一等奖，2012年12月修订出版第2版，2013年荣获陕西省高等教育教学成果二等奖。《物联网-射频识别（RFID）核心技术教程》2016年出版，本书适合作为高校教材。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程第10章数据的完整性与数据的安全性点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程RFID系统是一个开放的无线系统，外界的各种干扰容易使数据传输产生错误，同时数据也容易被外界窃取，因此需要有相应的措施，使数据保持完整性和安全性。点击此处结束放映数据的完整性10.1数据的安全性10.2物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映数据的完整性10.1物联网射频识别（RFID）核心技术教程在读写器与电子标签的无线通信中，存在许多干扰因素，最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。在RFID系统中，为防止各种干扰和电子标签之间数据的碰撞，经常采用差错控制和防碰撞算法来分别解决这两个问题。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问题：1、外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；2、多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。数据传输的完整性存在哪些问题？物联网射频识别（RFID）核心技术教程10.1.1差错控制差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.差错的分类（1）随机错误（2）突发错误2.差错的衡量指标误码率（BitErrorRatio，BER）是衡量在规定时间内数据传输精确性的指标。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程3.差错控制的基本方式差错控制编码可以分为检错码和纠错码。检错码能自动发现差错的编码；纠错码不仅能发现差错，而且能自动纠正差错的编码。（1）反馈纠错（ARQ）（2）前向纠错（FEC）（3）混合纠错点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映差错的控制方式前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用具有很强纠错能力的编码技术。检错重发中，在发送端加入少量的监督码元，在接收端根据编码规则对收到的信号进行检查，当发现有错码是，即向发送端发出询问信号，要求重发。发送端收到询问信号后，立即重发，直到信息正确接收为止。混合纠错是ARQ和FEC的结合，设计思想是对出现的错误尽量纠正，纠正不了则需要通过重发来消除差错。物联网射频识别（RFID）核心技术教程4.误码控制的基本原理为了使信源代码具有检错和纠错的能力，应当按照一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余码元(又称为监督码元)，使这些冗余码元与被传送信息码元之间建立一定的关系。在收信端，根据信息码元与监督码元的特定关系，可以实现检错或纠错。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程（1）信息码元与监督码元信息码元又称为信息序列或信息位，这是发端由信源编码得到的被传送的信息数据比特，通常以表示。监督码元又称为监督位或附加数据比特，这是为了检纠错码而在信道编码时加入的判断数据位，监督码元通常以表示。点击此处结束放映kr物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映检纠错码信息码元与监督码元krn信息码元k监督码元r物联网射频识别（RFID）核心技术教程（2）许用码组与禁用码组（3）编码的效率编码效率越高，信道中用来传送信息码元的有效利用率就越高。编码效率的计算公式为（4）码重与码距点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程5.误码控制编码的分类不同的编码建立在不同的数学模型基础上，具有不同的检错与纠错特性。（1）纠正随机错误码与纠正突发错误码（2）线性码与非线性码（3）分组码与卷积码点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映检纠错码的分类检纠错码检纠随机错误码检纠突发错误码卷积码非线性码比特交织码非循环码分组码分组码交织码线性码字节交织码循环码海明码奇偶校验码CRCRSBCH物联网射频识别（RFID）核心技术教程6.奇偶校验码奇偶校验码无论信息位有多少，监督码元只有一位。（1）偶数监督码在偶数监督码中，它使码组中“1”的数目为偶数。（2）奇数监督码在奇数监督码中，它使码组中“1”的数目为奇数。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映奇偶校验码是一种最简单而有效的数据校验方法。实现方法:在每个被传送码的左边或右边加上1位奇偶校验位0或1,若采用奇校验位,只需把每个编码中1的个数凑成奇数;若采用偶校验位,只要把每个编码中1的个数凑成偶数。检验原理:这种编码能发现1个或奇数个错,但因码距较小,不能实现错误定位。对奇偶校验码的评价:它能发现一位或奇数个位出错，但无错误定位和纠错能力。尽管奇偶校验码的检错能力较低，但对出错概率统计,其中70～80％是1位错误,另因奇偶校验码实现简单,故它还是一种应用最广泛的校验方法。实际应用中,多采用奇校验,因奇校验中不存在全“0”代码,在某些场合下更便于判别。00001000100010000111010000101101101011101000010011101011011011001110101110011111RFID系统中的差错校验物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映奇偶校验的校验方程设7位信息码组为C7C6C5C4C3C2C1,校验码为C0,则对偶校验,当满足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝0……（1）时,为合法码;对奇校验,当满足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝1……（2）时,为合法码。这里的⊕表示模2相加。对于偶校验,合法码字应满足n∑Ci⊕C0＝0……（3）i-1对于奇校验,合法码字应满足n∑Ci⊕C0＝1……（4）i-1注意:公式(1)(2)为奇偶校验位的生成方程;公式(3)(4)为校验方程。物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.行列监督码行列监督码是二维的奇偶校验码。行列监督码的基本原理与奇偶校验码相似，不同的是每个码元要受到纵和横的两次监督。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程8.CRC校验循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck，CRC）是RFID常用的一种差错校验方法。循环码具有循环性，即循环码中任意一个码组循环一位(将最右端的码移至最左端)以后，仍为该码中的一个码组。（1）CRC码的特点（2）生成CRC码的原则（3）CRC码的校验方法（4）常用的CRC生成多项式点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映循环冗余校验码(CyclicRedundancyCheck,CRC)M(X)·XkG(X)＝Q(X)＋R(X)／G(X)CRC码是一种检错、纠错能力很强的数据校验码,主要用于网络、同步通信及磁表面存储器等应用场合。1．循环冗余校验码的编码方法循环冗余校验码由两部分组成,左边为信息位,右边为校验位。若信息位为N位,校验位为K位,则该校验码被称为(N＋K,N)码。编码步骤如下：(1)将待编码的N位有效信息位表示为一个n－1阶的多项式M(X)。(2)将M(X)左移K位,得到M(X).Xk（K由预选的K＋1位的生成多项式G(X)决定）。(3)用一个预选好的K＋1位的G(X)对M(X).Xk作模2除法。(4)把左移K位后的的有效信息位与余数作模2加法,形成长度为N＋K的CRC码。M(X).Xk＋R(X)＝Q(X).G(X)信息位校验位N位K位循环冗余校验码的格式物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映举例例:选择生成多项式为G(X)＝X4＋X＋1(10011),请把8位有效信息11110111编码成CRC码。解：步骤1：M(X)＝X7＋X6+X5＋X4+X2＋X1+1＝11110111步骤2:M(X).X4＝111101110000(即左移4位）步骤3：模2除，M(X)·X4／G(X)＝111101110000／10011＝11100101＋1111／10011，即R(X)＝1111步骤4：模2加，得到循环冗余码为M(X)·X4＋R(X)＝111101110000＋1111＝111101111111物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映纠错原理由于M(X).Xk＝Q(X).G(X)＋R(X)，根据模2加的规则M(X).Xk＋R(X)＝Q(X).G(X)＋R(X)＋R(X)＝Q(X).G(X)上式表明,合法的CRC码应当能被生成多项式整除。若CRC码不能被生成多项式整除，说明出现了信息的传送差错。4672616E7A4672616E7AE580E5800发送数据接收数据CRCCRC校验物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映生成多项式的选择生成多项式被用来生成CRC码,但并非任何一个K＋1位的多项式都能作为生成多项式用,它应满足下列要求：（1）任何一位出错都应使余数不为0。（2）不同位出错应使余数不同。（3）对余数继续作模2除法，应使余数循环。生成多项式的选择主要靠经验，但已有3种多项式成为标准而被广泛运用,它们都具有极高的检错率,分别是:CRC-12＝X12＋X11＋X3＋X2＋X＋1CRC-16＝X16＋X15＋X2＋1CRC-CCITT＝X16＋X12＋X5＋1CRC-32=X32＋X26＋X23+X22＋X16＋X12+X11＋X10＋X8+X7＋X5＋X4+X2＋X＋1物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映多项式除法，可用除法电路来实现。除法电路的主体由一组移位寄存器和模2加法器(异或单元)组成。以CRC-ITU为例，它由16级移位寄存器和3个加法器组成，见下图(编码/解码共用)。编码、解码前将各寄存器初始化为1，信息位随着时钟移入。当信息位全部输入后，从寄存器组输出CRC结果。补充1：物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映补充2：16位CRC适用于校验4000字节长的数据块的完整性，超过此长度，性能下降。RFID中传输的数据块都比4000字节短，故也可用12位或8位的CRC。物联网射频识别（RFID）核心技术教程10.1.2数据传输中的防碰撞问题在RFID系统中，读写器的作用范围经常有多个电子标签同时要求通信，导致数据传输经常发生碰撞问题，因此需要对防碰撞进行研究。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映不需拆箱即可同时读取多笔资料同时要求通信会发生碰撞吗？橘色书一本蓝色字典一本灰色小说一本物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映在RFID系统应用中，因为多个读写器或多个标签，造成的读写器之间或标签之间的相互干扰，统称为碰撞。？什么是碰撞1、标签碰撞2、读写器碰撞？碰撞的类型物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.数据传输的工作方式（1）无线电广播方式读写器发送的信号同时被多个电子标签接收。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程（2）多路存取方式在这种工作方式中，读写器