a33
a34
a35
a36
a37
a38
a39
a40

a41 a42 a43 a44 a45 a46 a47 a48

a49
a50
a51
a52
a53
a54
a55
a56

a57 a58 a59 a60 a61 a62 a63 a64
构造成 8×8 的矩阵
a1, a9 , a17 , a25 , , a64
XOR 10011
11011
XOR 10011
10001
XOR 10011
10100
XOR 10011
11100
XOR 10011
R(X)
1111
余数
T(X)系数序列：111101111111
8
4 数据校验和防碰撞算法
• RFID中的差错检测
• CRC码（循环冗余码） ——较强的检错能力，硬件实现简单 • 算法步骤
⑷
接收 UID CLn
⑼
⑸
⑽是 ⑹
碰撞?
否
Coll=第一次 碰撞位置
⑾
NVB=70H
发送选择命令 ⑿
SEL NVB UID CLn CRC-A
⒀ 接收 SAK
防碰撞循环结束
注：括号中的号码与 文中算法步骤一致
16
4 数据校验和防碰撞算法
Power-off
• TYPE B的防碰撞协议
• REQB/WUPB命令 • SLOT-MARKER命令 • ATQB应答 • ATTRIB命令 • HLTB命令及应答
信道吞吐率 S=Ge-G • 动态时隙ALOHA算法
• 阅读器在等待状态中的循环时隙段内发送请求命令，该命令使工 作应答器同步，然后提供1或2个时隙给工作应答器使用，工作应 答器将选择自己的传送时隙，如果在这1或2个时隙内有较多应答 器发生了数据碰撞，阅读器就用下一个请求命令增加可使用的时 隙数（如4，8，…），直至不出现碰撞为止。
11
4 数据校验和防碰撞算法
• 二进制树型搜索算法
0 0
1 0
≥2 0
1
1
≥2
1
1 ≥2
1
0
1
≥2
1
0
1
≥2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
解决碰撞的时间间隔
12
4 数据校验和防碰撞算法
• ISO/IEC 14443标准中的防碰撞协议
• TYPE A
• 帧有3种类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。 • 命令集
输出比特序列
7
4 数据校验和防碰撞算法
• RFID中的差错检测
• CRC码（循环冗余码） ——较强的检错能力，硬件实现简单
• 算法步骤
M(X)系数序列：11110111
G(X)系数序列：10011
附加 4 个零后形成的串：111101110000
XrM(X)/G(X)
11100101 10011 111101110000
等待 REQB 或 WUPB
REQB 或 WUPB
Y AFI 匹配 N
Y M＝000? N
选择 N N>1
N=1
等待
REQB 或
Slot Marker WUPB
匹配
匹配时隙
Power-off Idle
Ready Requested
Ready
送 ATQB
等待 ATTRIB 匹配 或 HLTB
ATTRIB
93H
40H
32H
10H
ABH
CDH
44H
防碰撞帧，第 1 部分：PCD 到 PICC
S 11001001 1 00000010 0 01001100 0 00001000 0 E
发送的第 1 位
防碰撞帧，第 2 部分：PICC 到 PCD
S 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E
发送的第 1 位 （a）比特防碰撞帧的情况 1
标准帧，在第 2 个完整的数据字节后分开
SEL
NVB
UID0
UID1
UID2
UID3
BCC
S 11001001 1 10100100 0 01001 100 0 00001000 0 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E
93H
20
4 数据校验和防碰撞算法
• 芯片内部电路
• 由射频前端、防碰撞电路及存储器3部分组成
阅 读 器
L1 C1
MCRF250
ISO14443-4
HALT 命令
Halt 状态
DESELECT 命令
WUPA 命令 15
防碰撞循环开始
4 数据校验和防碰撞算法 SEL=code(CLn) ⑴ 93，95 或 97H
• 防碰撞流程
⑵ NVB=20H
发送防碰撞命令 ⑶
SEL NVB
⑺ NVB=20H+Coll
发送防碰撞命令 ⑻
SEL NVB UID CLn
5
4 数据校验和防碰撞算法
• 分组码
• 码组的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码元 组的信息码元无关
• 卷积码
• 码组的监督码元不仅与本码组的信息码元相关，而且与本码 组相邻的前m个时刻输入的码组的信息码元之间也具有约束关 系
• 性能优于分组码
• 交织码
• 利用交织技术构造出来的编码
6
4 数据校验和防碰撞算法
25H
32H
10H
防碰撞帧，第 1 部分：PCD 到 PICC
ABH
CDH
44H
S 11001001 1 00000010 0 01001 E
防碰撞帧，第 2 部分：PICC 到 PCD
S 100 X 00001000 0 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E （b）比特防碰撞帧的情况 2
PICC1 交通应用 PICC，AFI 匹配， N=2，所以在 时隙 2 发送 ATQB。
PICC2 医药应用 PICC，等待下一个 REQB/WUPB。 PICC3 多应用 PICC，等待 HLTB 或 ATTRIB 命令。
TYPE B防碰撞过程示例
4 数据校验和防碰撞算法
• 碰撞检测
• 检测接收到的电信号参数（如信号电压幅度、脉冲宽度等） 是否发生了非正常变化，但是对于无线电射频环境，门限值 较难设置；
4 数据校验和防碰撞算法
• 防碰撞算法
• 有两个或两个以上的应答器同时发送数据，那么就会出现通 信冲突，产生数据相互的干扰，即碰撞。
• 多个应答器处在多个阅读器的工作范围之内，它们之间的数 据通信也会引起数据干扰。
• 采取防碰撞（冲突）协议，由防碰撞算法（Anti-collision Algo rithms）和有关命令来实现。
• 通过差错检测方法检查有无错码，虽然应用奇偶校验、CRC 码检查到的传输错误不一定是数据碰撞引起，但是这种情况 的出现也被认为是出现了碰撞；
• 利用某些编码的性能，检查是否出现非正常码来判断是否产 生数据碰撞，如曼彻斯特码，若以2倍数据时钟频率的NRZ码 表示曼彻斯特码，则出现11码就说明产生了碰撞，并且可以 知道碰撞发生在哪一位。
送强成纠功错能。力的编码技术
3
4 数据校验和防碰撞算法
• 检纠错码
• 信息码元与监督码元
k
信息码元 k
r
n
监督码元r
4
4 数据校验和防碰撞算法
• 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
分组码
分组码
交织码
非线性码
线性码
比特交织码
字节交织码
非循环码
循环码
海明码
奇偶校验码
CRC
RS
BCH
4 数据校验和防碰撞算法
在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问 题：
一是外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； 二是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。
1
4 数据校验和防碰撞算法
• 差错
• 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误 时，前后位之间的错误彼此无关。
• 交织码
a1, a2 , a3, a4 , , a64
输入比特序列
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8

a9
a10
a11
a12
a13
a14
a15
a16


a17 a25
a18 a26
a19 a27
a20 a28
a21 a29
a22 a30
a23 a31
a24 a32
• 将k位信息写成k-1阶多项式M(X)； • 设生成多项式G(X)的阶为r； • 用模2除法计算XrM(X)/G(X)，获得余数多项式R(X)； • 用模2减法求得传送多项式T(X)，T(X)= XrM(X)-R(X)，则T(X)多项
式系数序列的前k位为信息位，后r位为校验位，总位数n=k+r。
9
19
4 数据校验和防碰撞算法
• 设计实例
• MCRF250芯片
• 非接触可编程无源RFID器件 • 工作频率（载波）为125kHz • 两种工作模式：初始模式（Native）和读模式。 • 只读数据传送，片内带有一次性可编程（OTP）的96位或128位