RFID (Radio Frequency IDentification)
Modulations
Intérêts
La modulation des signaux est la seconde étape dans la préparation à la communication en RFID. Par symétrie, la phase de modulation implique une phase de démodulation des signaux à la réception de signaux RF de réponse. Les méthodes de modulation et démodulation des signaux sont, bien évidemment, symétriques.
L'intérêt de la modulation est de pouvoir transmettre le signal fréquentiel de données. Pour cela, nos outils de codage des signaux ont permis de convertir les données binaires à transmettre en signaux fréquentiels que nous appellerons des messages. Pour que la station de base puisse transmettre un message à un transpondeur, elle doit d'abord le moduler avec une porteuse. La porteuse est un signal de haute fréquence que nous allons moduler selon des techniques différentes, mais qui conduiront au final à la transmission du message.
En RFID, les dispositifs qui communiquent ne sont pas technologiquement conçus de la même façon. Pour cette raison, des types de modulation différents sont utilisés selon le sens de la communication :
- liaison montante : de la station de base vers le transpondeur,
- liaison descendante : du transpondeur vers la station de base.
Liaison montante
Les modulations les plus couramment utilisées sont :
- ASK (Amplitude Shift Keying) : modulation d'amplitude. Dans ce type de modulation, la porteuse est modulée en amplitude, c'est-à-dire que des variations d'amplitude de ce signal permettent de traduire le message à transmettre,
- FSK (Fréquency Shift Keying) : modulation de fréquence. Dans ce type de modulation, la porteuse est modulée en fréquence, c'est-à-dire que des variations de fréquence de ce signal permettent de traduire le message à transmettre.
Dans le cas d'une liaison montante, la station de base utilise ces types de modulations pour transmettre les messages aux transpondeurs :
NB :
- "carrier" est la porteuse,
- "modulating wave", ou "modulating signal", est le signal modulant, c'est-à-dire le message à transmettre,
- "modulated result", ou "modulated carrier", correspond à la porteuse modulée par le message.
Liaison descendante
Contrairement à ce qu'on pourrait initialement penser, le transpondeur ne peut pas se comporter comme un émetteur de signaux RF. En effet, il ne dispose pas, dans son interface RF, des mécanismes permettant d'émettre un signal radio-fréquence vers la station de base. Les transpondeurs utilisent ce qu'on appelle la réflexion d'ondes pour se faire comprendre des lecteurs. Pour cela, les tags utilisent une modulation différente que l'on nomme modulation de charge (Load Modulation) qui consiste à faire varier la charge résistive du circuit. Effectivement, en faisant varier la charge, le tag fait varier l'intensité du courant dans son circuit et donc l'intensité qui circule dans l'antenne. La consommation d'énergie qu'il représente dans le champ magnétique s'en trouve alors également modifiée et, par couplage magnétique, cela influe sur l'intensité du courant dans l'antenne de la station de base. De proche en proche, les signaux RF reçus de la station de base, qui sont réfléchis par le transpondeur, permettent donc de transporter des réponses en faisant varier l'intensité du circuit du lecteur.
Il s'agit ici d'un procédé assez complexe mais qui repose à la base sur de la modulation. Cette modulation de charge résistive à l'origine de la transmission de la réponse s'appuie sur une modulation courante appelée OOK (On Off Keying) et correspond à de la modulation d'amplitude "tout ou rien". La modulation OOK agit un peu comme un interrupteur : la valeur binaire '0' correspond à 0V (on ne laisse passer aucun signal), la valeur binaire '1' permet de laisser passer le signal tel quel.
A l'aide d'une modulation de type OOK, comme présentée précedemment, on crée une modulation de charge qui fait varier la charge résistive du circuit et donc la tension aux bornes du circuit RF du transpondeur :
