RFID系统中的编码与解码
编码是为了达到某种目的而对信号进行的一种变换。其逆变换称为解码或译码。根据编码的目的不同,编码理论有信源编码、信道编码和保密编码3个分支,编码理论在数字通信、计算技术、自动控制和人工智能等方面都有广泛的应用。
1.信源编码与解码
信源编码是对信源输出的信号进行变换,包括连续信号的离散化(即将模拟信号通过采样和量化变成数字信号),以及对数据进行压缩以提高信号传输有效性而进行的编码。信源解码是信源编码的逆过程。信源编码有如下两个主要功能。
(1)完成模/数转换。
当信息源给出的是模拟信号时,信源编码器将其转换为数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。
(2)提高信息传输的有效性。
这需要通过某种数据压缩技术,设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率决定传输所占的带宽,而传输带宽反映了通信的有效性。
2.信道编码与解码
信道编码是对信源编码器输出的信号进行再变换,包括区分通路、适应信道条件和提高通信可靠性而进行的编码。信道解码是信道编码的逆过程。
信道编码的主要目的是前向纠错,以增强数字信号的抗干扰能力。数字信号在信道传输时受到噪声等影响会引起差错,为了减小差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成抗干扰编码。接收端的信道解码器按相应的逆规则进行解码,从中发现错误或纠正错误,以提高通信系统的可靠性。
3.保密编码与解码
保密编码是对信号进行再变换,即为了使信息在传输过程中不易被人窃译而进行的编码。在需要实现保密通信的场合,为了保证所传信息的安全,人为地将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程称为加密。保密解码是保密编码的逆过程,保密解码利用与发送端相同的密码复制品,在接收端对收到的数据进行解密,恢复原来信息。
保密编码的目的是为了隐藏敏感信息,它常采用替换、乱置或两者兼有的方法实现。一个密码体制通常包括加(解)密算法和可以更换控制算法的密钥两个基本部分。
密码根据它的结构分为序列密码和分组密码两类。序列密码是算法在密钥控制下产生的一种随机序列,并逐位与明文混合而得到密文,其主要优点是不存在误码扩散,但对同步有较高的要求,它广泛应用于通信系统中。分组密码是算法在密钥控制下对明文按组加密,这样产生的密文位一般与相应的明文组和密钥中的位有相互依赖性,因而能引起误码扩散,它多用于消息的确认和数字签名中。
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