Có nhiều cách khác nhau để một hệ thống RFID điều chế các tín hiệu vô tuyến.Đó là FM (thay đổi về tần số của sóng mang), PM (thay đổi về pha), và AM (thay đổi về biên độ). Và có một vài kỹ thuật có thể sử dụng được với các kiểu điều chế này là FSK, PSK, và ASK. Trong đó kỹ thuật mà chúng ta sẽ sử dụng cho hệ thống RFID ở đây có tên gọi là OOK , đây là một kiểu đặc biệt của kỹ thuật ASK mà ta vừa nói tới ở trên.
Kỹ thuật điều chế OOK được sử dụng rất phổ biến trong các ứng dụng điều khiển .Bởi lý do kỹ thuật này khá đơn giản và có giá thành thực thi thấp hơn nhiều so với các kỹ thuật điều chế khác. Kỹ thuật điều chế OOK có đặc điểm là cho phép bộ phát được nhàn rỗi trong suốt quãng thời gian truyền đi một “zero” ,nên tiết kiệm được khá nhiều năng lượng.Tuy nhiên nhược điểm của kỹ thuật OOK là, có thể phát sinh những tín hiệu không mong muốn trong tín hiệu đã được điều chế OOK. Tiếp theo đây, chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu kỹ về chúng.
Một tín hiệu tuần hoàn mà tồn tại mãi mãi, không thay đổi biên độ, tần số, hoặc pha của nó – gọi là một tín hiệu sóng liên tục (CW) – không mang thông tin nào khác ngoài chính bản thân nó. Để có thể chuyển tải dữ liệu, thì tín hiệu đó cần phải thay đổi. Thông thường chúng ta có thể hiểu rằng, thay đổi này như một thay đổi biến thiên tương đối chậm – đó chính là sự điều chế, ví dụ:
Trong đó hàm m(t) được sử dụng để chứa thông tin dải cơ sở, và hàm cosin chính là sóng mang với tần số tương đối cao. Khi hàm m(t) là một hàm sin hay cosin (với tần số thấp hơn nhiều so với tần số của sóng mang), thì ta có thể viết lại biểu thức ở trên và khai triển ra như ở dưới đây:
đây). Trong khi một kiểu điều chế dạng sin liên tục hầu như không thú vị hay hữu ích hơn so với một tín hiệu CW, thì kết quả này lại cho thấy rằng khi một tín hiệu đã được điều chế, sẽ cho phổ tần số trở nên rộng hơn.
Hình 2.20 Tín hiệu sóng mang đã được điều chế và phổ tần số tương ứng; fc là tần số sóng mang
Các tín hiệu mà ta quan tâm đến trong hệ thống RFID nói chung đều là các tín hiệu đã được điều chế kỹ thuật số. Một tín hiệu đã được điều chế kỹ thuật số là một chuỗi các biểu tượng riêng biệt. Trong OOK, mỗi biểu tượng là một chu kỳ thời gian không đổi trong đó năng lượng của tín hiệu hoặc là cao hoặc là thấp. Ở đó năng lượng của tín hiệu được giữ ở mức cao (m = 1) để biểu thị số nhị phân '1' và ở mức thấp hay là “zero” (m = 0) để biểu thị số nhị phân '0'.
Mỗi biểu tượng trong OOK chỉ biểu thị một bit nhị phân, với các biểu tượng của các kiểu khác có thể truyền tải nhiều hơn là một bit. Tuy nhiên , OOK vẫn được sử dụng rộng rãi là bởi vì mạch sử dụng để tạo ra các tín hiệu OOK đơn giản hơn rất nhiều so với các kiểu khác, bởi vì bất cứ mạch nào cũng có thể thay đổi mức năng lượng đầu ra, chẳng hạn chỉ dùng một chuyển mạch bình thường. Ngoài ra mạch thiết kế để nhận ra các mức năng lượng trong việc thực hiện giải điều chế (lấy ra dữ liệu từ tín hiệu) cũng rất đơn giản. Ví dụ, một diode có thể chỉnh lưu một tín hiệu tần số cao, và biến nó thành các xung một chiều. Các xung này có thể được gia công với một tụ điện lưu trữ để tạo ra một tín hiệu đầu ra trông rất giống với tín hiệu dải tần cơ sở m(t). Nếu như diode phản hồi nhanh, thì nó có thể được sử dụng tại các tần số rất cao. Các diode hiện đại có thể hoạt động tại các tần số lên tới 1 GHz, cho phép các thẻ thụ động RFID giải điều chế một tín hiệu từ reader chỉ bằng cách sử dụng một diode và một tụ điện.
OOK nguyên bản khá đơn giản và dường như là một phương pháp điều chế đầy hứa hẹn với các reader RFID. Tuy nhiên, có một vấn đề nhỏ với các hệ thống RFID thụ động. Một thẻ RFID thụ động phụ thuộc vào năng lượng thu được từ reader để chạy các mạch của nó. Nếu như năng lượng bị gián đoạn thì các thẻ sẽ không hoạt động. Hãy tưởng tượng trong trường hợp một tín hiệu OOK chứa một chuỗi dài các số nhị phân ‘0’: tức là trong trường hợp này, m = 0 cho đến khi chuỗi dữ liệu vẫn còn ‘0’. Nghĩa là thẻ sẽ không được nhận năng lượng trong suốt thời gian này. Và nếu như chuỗi các số nhị phân ‘0’ trong dữ liệu quá dài, thì thẻ sẽ không có năng lượng và cần phải được khởi động lại, đây là một tình huống không có lợi cho khả năng hoạt động tin cậy của thẻ. Ngay cả khi tại thời điểm hiện tại trong chuỗi đó có một vài số nhị phân ‘1’, thì mức năng lượng phát cho các thẻ vẫn phụ thuộc rất lớn vào dữ liệu, đó là một đặc điểm không mong muốn.
Hình 2.22 Các ký hiệu mã hóa khoảng xung cho dải tần cơ sở (hàm m(t)) Tuy nhiên, có một giải pháp để giải quyết vấn đề năng lượng là thực hiện mã hóa dữ liệu nhị phân trước khi điều chế. Một trong các cách mã hóa RFID được biết tới là PIE (mã hóa khoảng xung). Trong đó một số nhị phân '1' được mã hóa bằng xung bao gồm một khoảng ngắn mất nguồn đi theo sau một khoảng dài có nguồn, còn số nhị phân '0' được mã hóa bằng xung khác bao gồm một khoảng có nguồn và một khoảng mất nguồn bằng nhau (Xem hình vẽ trên). Dẫn đến tín hiệu dải tần cơ
sở m(t) được mã hóa và sau đó được sử dụng để điều chế sóng mang như hình vẽ dưới đây.
Hình 2.23 Mã hóa khoảng xung với phương pháp điều chế sóng mang OOK PIE sử dụng các xung mức thấp và mức cao đối với '0' bằng nhau để đảm bảo rằng ít nhất 50% năng lượng tối đa được phát tới thẻ ngay cả khi dữ liệu truyền đi có chứa một chuỗi dài zero. Chú ý rằng ở đây, tốc độ truyền dữ liệu sẽ độc lập với dữ liệu truyền đi ví dụ, một chuỗi các số nhị phân ‘0’ thì sẽ truyền đi nhanh hơn so với khi truyền một chuỗi các số nhị phân ‘1’. Một biểu tượng đơn có hai đặc trưng là thời gian đóng và thời gian mở – tuy nhiên nó vẫn chỉ thực hiện chuyển tải một bit nhị phân duy nhất.