ISO 14223-1:2011
(Main)Radiofrequency identification of animals — Advanced transponders — Part 1: Air interface
Radiofrequency identification of animals — Advanced transponders — Part 1: Air interface
ISO 14223-1:2011 specifies the air interface between the transceiver and the advanced transponder used in the radiofrequency identification of animals, this specification being fully backwards-compatible with those of ISO 11784 and ISO 11785.
Identification des animaux par radiofréquence — Transpondeurs évolués — Partie 1: Interface hertzienne
L'ISO 14223-1:2011 spécifie l'interface hertzienne entre l'émetteur-récepteur et le transpondeur évolué utilisé pour l'identification des animaux par radiofréquence, à compatibilité ascendante totale avec les spécifications données dans l'ISO 11784 et l'ISO 11785.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14223-1
Second edition
2011-04-01
Radiofrequency identification
of animals — Advanced transponders —
Part 1:
Air interface
Identification des animaux par radiofréquence — Transpondeurs
évolués —
Partie 1: Interface hertzienne
Reference number
ISO 14223-1:2011(E)
©
ISO 2011
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ISO 14223-1:2011(E)
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ISO 14223-1:2011(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Conformance .1
3.1 Transponder.1
3.2 Transceiver .1
4 Terms and definitions .2
5 Abbreviated terms.4
6 Symbols.4
7 General requirements .6
8 FDX-ADV transponder.6
8.1 FDX-ADV down-link description .6
8.2 FDX-ADV transponder — Mode-switching protocol.7
8.3 Down-link communication signal interface — Transceiver to transponder.8
8.4 Communication signal interface — Transponder to transceiver .11
9 HDX-ADV transponder .12
9.1 Transponder charge and recharge times.12
9.2 HDX-ADV down-link description.13
9.3 HDX-ADV — Mode switching protocol.14
9.4 Down-link communication signal interface — Transceiver to HDX-ADV transponder .14
9.5 Communication signal interface — Transponder to transceiver .16
10 General protocol timing specification.18
10.1 General considerations.18
10.2 FDX-ADV transponder.18
10.3 HDX-ADV transponder .20
Annex A (informative) Synchronisation of advanced transceivers .23
Annex B (informative) FDX-ADV and HDX-ADV down-link interfaces.25
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ISO 14223-1:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
ISO 14223-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 23, Tractors and machinery for agriculture and
forestry, Subcommittee SC 19, Agricultural electronics.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 14223-1:2003), which has been technically
revised.
ISO 14223 consists of the following parts, under the general title Radiofrequency identification of animals —
Advanced transponders:
⎯ Part 1: Air interface
⎯ Part 2: Code and command structure
The following part is under preparation:
⎯ Part 3: Applications
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ISO 14223-1:2011(E)
Introduction
This part of ISO 14223 specifies the air interface of the radiofrequency (RF) system for advanced transponders
for animals. The technical concept of advanced transponders for animal identification described is based upon
the principle of radiofrequency identification (RFID) and is an extension of the standards ISO 11784 and
ISO 11785. Apart from transmission of the (unique) identification code of animals, the application of advanced
technologies facilitates the storage and retrieval of additional information (integrated database), the
implementation of authentication methods and the reading of data from integrated sensors, etc.
The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed that
compliance with this document may involve the use of patents concerning the methods of transmission
referred to throughout the document.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of these patent rights.
The holders of these patent rights have assured ISO that they are willing to negotiate licences under
reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect,
the statements of the holders of these patent rights are registered with ISO. Information may be obtained
from:
N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek “Nedap”
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Datamars S.A.
Via ai Prati
CH-6930 Bedano-Lugano
Switzerland
Texas Instruments Deutschland GmbH
Haggerstrasse 1
D-85356 Freising
Germany
NXP Semiconductors
Mikron-Weg 1
A-8101 Gratkorn
Austria
EM Microelectronic-Marin SA
Sors 3
CH-2074 Marin
Switzerland
Atmel Automotive GmbH
Theresienstrasse 2
D-74025 Heilbronn
Germany
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights other than those identified above. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent
rights.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14223-1:2011(E)
Radiofrequency identification of animals — Advanced
transponders —
Part 1:
Air interface
1 Scope
This part of ISO 14223 specifies the air interface between the transceiver and the advanced transponder used
in the radiofrequency identification of animals, this specification being fully backwards-compatible with those
of ISO 11784 and ISO 11785.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11784, Radio frequency identification of animals — Code structure
ISO 11785:1996, Radio frequency identification of animals — Technical concept
ISO 14223-2:2010, Radiofrequency identification of animals — Advanced transponders — Part 2: Code and
command structure
ISO 24631-1, Radiofrequency identification of animals — Part 1: Evaluation of conformance of RFID
transponders with ISO 11784 and ISO 11785 (including granting and use of a manufacturer code)
ISO 24631-2, Radiofrequency identification of animals — Part 2: Evaluation of conformance of RFID
transceivers with ISO 11784 and ISO 11785
3 Conformance
3.1 Transponder
For conformance with this part of ISO 14223 to be claimed, a transponder shall be FDX-ADV or HDX-ADV, as
specified in Clauses 7 and 8, and shall be in accordance with ISO 24631-1.
NOTE Nothing in this part of ISO 14223 prevents a transponder being of more than one type, although for technical
reasons, it is unlikely that such transponders are ever marketed.
3.2 Transceiver
For conformance with this part of ISO 14223 to be claimed, a transceiver shall support both FDX-ADV and
HDX-ADV, as specified in Clauses 7 and 8, and shall be in accordance with ISO 24631-2. When in the
inventory mode, the transceiver shall alternate between FDX-ADV and HDX-ADV interrogation. After
completion of the advanced operation, the transceiver shall move back to the mode specified by
ISO 11785:1996, 6.1, for FDX systems, or ISO 11785:1996, 6.2, for HDX systems.
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ISO 14223-1:2011(E)
4 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
4.1
advanced transponder
transponder conforming to ISO 14223, downward compatible according to ISO 11784 and ISO 11785, with
facilities for storage and retrieval of additional data, integrated sensors, etc.
4.2
advanced mode
operating method of the advanced transponder after reception of a valid command
4.3
bit rate
number of bits transmitted per second
4.4
carrier off time
time interval wherein the interrogation field is switched off
4.5
charge-up time
time taken to charge the capacitor of the HDX transponder
4.6
differential bi-phase encoding
method of encoding in which data bit 0 is represented by a mid-bit transition, data bit 1 by no transition and,
additionally, there is always a transition between two bits
4.7
down-link
communication process from the transceiver to the transponder
4.8
encoding
one-to-one relationship between basic information elements and modulation patterns
4.9
FDX-ADV
full duplex advanced
communication protocol for FDX advanced transponders
4.10
frequency shift keying
superimposition of binary information onto an electromagnetic field carrier by shifting between discrete
frequencies of the field
4.11
full duplex
FDX
communication protocol in which information is exchanged while the transceiver transmits the interrogation
field
4.12
half duplex
HDX
communication protocol in which information is exchanged after the transceiver has stopped transmitting the
interrogation field (sequential method)
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ISO 14223-1:2011(E)
4.13
HDX-ADV
half duplex advanced
communication protocol for HDX advanced transponders
4.14
interrogation field
magnetic field generated by a transceiver to activate a transponder and transfer data to an advanced
transponder
4.15
interrogation frequency
frequency of the magnetic field generated by the transceiver
4.16
interrogation period
time during which the magnetic field is present
4.17
Manchester encoding
method of encoding in which data bit 0 is represented by a positive mid-bit transition and data bit 1 by a
negative mid-bit transition
4.18
modulation
method of superimposing information onto an interrogation field by means of varying a specific parameter of
the field
4.19
non-return to zero encoding
method of encoding in which data bit 1 is a high signal and data bit 0 a low signal
4.20
pulse interval encoding
method of data encoding in which the transmitted information is represented by the time between the falling
edges of fixed length pulses
NOTE The number of received carrier cycles defines data bit values or other code conditions.
4.21
SWITCH command
specific bit pattern which may be used by FDX-ADV transponders to switch to the advanced mode
4.22
switch window
time interval after powering up wherein an FDX-ADV transponder can be switched to the advanced mode
4.23
transceiver
device used to communicate with a transponder
4.24
transceiver request
bit pattern transmitted to the advanced transponder to modify the transponder status or to read and write
information
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ISO 14223-1:2011(E)
4.25
transponder
radio frequency identification (RFID) device that transmits its stored information when activated by a
transceiver and that may be able to store new information
NOTE A transponder can be characterized according to its components (chip, coil, capacitor, etc.), communication
protocol, size, shape and packaging, or any additional characteristics that could change its properties. The main types are
defined in ISO 24631-1:2009, 4.19.1 to 4.19.4.
[ISO 24631-1:2009, definition 4.19]
5 Abbreviated terms
ASK amplitude shift keying
CRC cyclic redundancy check
CRCT response cyclic redundancy check flag
EOF end of frame
FDX full duplex
FDX-ADV full duplex advanced
FSK frequency shift keying
HDX half duplex
HDX-ADV half duplex advanced
kbps kilobytes per second: unit for transmission speed (1 000 bit/s or 1 000 Bd)
LSB least significant bit
MSB most significant bit
NOS number of slots in the anti-collision mode
NRZ non-return to zero
RFID radio frequency identification
SOF start of frame
6 Symbols
f carrier frequency of the operating field
C
f carrier frequency of HDX transponder when transmitting data symbol “0”
0
f carrier frequency of HDX transponder when transmitting data symbol “1”
1
T period of carrier frequency (T = 1/f ≈ 7,452 µs)
C C C
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ISO 14223-1:2011(E)
T transceiver carrier frequency ON time to charge-up the storage capacitor of an HDX transponder
CH
T period of data bit period of transponder to transceiver
Fd
T period of data symbol “0”
Xd0
T period of data symbol “1”
Xd1
T code violation duration
Xcv
T code violation duration for HDX-ADV transceivers for the end of frame
HcvEOF
T code violation duration for HDX-ADV transceivers for the start of frame
HcvSOF
T transponder nominal response time
NRT
T transceiver ON time to recharge the storage capacitor of an HDX-ADV transponder
RCH
T data element transmission time
Xd
T transceiver carrier off pulse width
X1
T stop condition time (identical to T )
Fsc FpEOF
T time duration for a transponder to transmit a SOF to the transceiver
XpSOF
T time duration for a transponder to transmit an EOF to the transceiver
XpEOF
T transponder waiting time before starting to transmit response after detection of valid transceiver
Xp1
request
T transceiver waiting time before starting to transmit subsequent request after receiving
Xp2
transponder response
T transceiver waiting time before switching to the next slot during an inventory process
Xp3
Subscripts
F FDX-ADV
H HDX-ADV
X either FDX-ADV or HDX-ADV
NOTE Other symbols specific to F or H are specified in the relevant clauses/subclauses.
p protocol timing (this subscript is followed by letters and/or numbers, as appropriate)
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ISO 14223-1:2011(E)
7 General requirements
The advanced transponder shall be compatible with ISO 11785. At the time the advanced transponder is
placed in the interrogation field, it shall perform as per the transponders specified by ISO 11785. To identify
itself as an advanced transponder, it shall send type information in the reserved bit field to the transceiver as
follows:
⎯ Bit 15 of the ISO 11784 frame shall be set to “1”, indicating an advanced transponder;
⎯ Bit 16 of the ISO 11784 frame (additional data flag) shall be set to “1”, indicating that the transponder
contains additional data.
To bring the advanced transponder into the advanced mode, the transceiver shall send a valid request or SOF.
The details of this procedure for each request are described in the relevant sections of this part of ISO 14223.
When the advanced transponder has detected a valid request or SOF, it shall switch to the advanced mode.
In advanced mode, the advanced transponder shall only respond when requested by the transceiver. All
communication from transceiver to transponder and vice versa shall be in accordance with ISO 11785 and
ISO 14223-2. The identification code, all communication from transceiver to transponder and vice versa, and
the CRC error detection bits (if applicable) shall be transmitted starting with LSB first.
In the case where multiple, advanced transponders are in the interrogation field, causing collisions, the
transceiver shall start the anti-collision procedure in accordance with ISO 14223-2:2010, Clause 9. Depending
on the part of the total identification message, as defined in ISO 11785, in which the collision is detected, the
transceiver will start with either the FDX-ADV or HDX-ADV anti-collision request.
The advanced transponder shall switch back to the mode specified in ISO 11785:1996, 6.1 (for FDX systems)
or 6.2 (for HDX systems), when
a) no longer in the interrogation field,
b) it has terminated the advanced operations and the interrogation field has been switched off for at least
5 ms afterwards.
This carrier-OFF time shall be extended up to 20 ms, depending on the presence of an HDX(-ADV)
transponder.
8 FDX-ADV transponder
8.1 FDX-ADV down-link description
After receiving and decoding the total identification message, as defined in ISO 11785, of the transponder
code, the transceiver shall detect the presence of an advanced transponder in the interrogation field. To
transfer the FDX-ADV transponder into the advanced mode, the transceiver's interrogation field shall be
switched off. After this OFF period, the interrogation field shall be switched on again, and either the SOF at
the start of a valid request or the special SWITCH command shall be sent to the transponder within the
specified switch time window. The transponder shall switch itself into the advanced mode upon reception of
any SWITCH command. In this advanced mode, the FDX-ADV transponder shall respond when requested by
the transceiver (transceiver-driven protocol).
As specified above, the advanced transponder switches back to the ISO 11785-specified mode for FDX or
HDX after the interrogation field has been switched off for at least 5 ms. The steps necessary for transferring
the FDX-ADV transponder into the advanced mode are shown in Figure 1. The down-link communication
takes place in the periods of Cycles C and D (the letters A to E represent the cycles described below). The
example illustrated by Figure 1 shows two data blocks (#1 and #2) being selected by the transceiver; these
are then transmitted by the FDX-ADV transponder.
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ISO 14223-1:2011(E)
ISO 11785 ISO 14223 FDX-ADV ISO 11785
5 . 20 ms >5 ms 5 . 20 ms
A
A BCDD E B A
Transceiver
field
Transponder
ISO 11785 HDX
#1 #2
ISO 11785
response
FDX-ADV ADV
Time, T
Figure 1 — RF interface for FDX-ADV transponders
Cycle A The transceiver reads the total identification message, as defined in ISO 11785. With the bits
defined in the reserved field, the transceiver detects that an FDX-ADV transponder is in the
interrogation field.
Cycle B The transceiver switches off the interrogation field for at least 5 ms in order to reset the
transponder.
Cycle C The transceiver sends either the SOF at the start of a valid request or the SWITCH command to
the transponder in order to put it into the advanced mode. Any of these has to be issued within the
switch window after reset — as defined in Table 1 and Figure 2.
Cycle D Read/write or inventory operation in the advanced mode.
Cycle E After all operations are finished or the transponder has left the antenna field, the transceiver
switches off the field for at least 5 ms in order to poll for new incoming transponders (compatible
with ISO 11785).
8.2 FDX-ADV transponder — Mode-switching protocol
After powering, the FDX-ADV transponder shall switch to the advanced mode after receiving one of the two
possible SWITCH commands from the transceiver during the specified switch window. See Table 1 and
Figure 2.
The transceiver sends either the SOF at the start of a valid request or a special SWITCH command to the
transponder, as shown in Figure 2, in order to transfer it into the advanced mode. Any of these has to be
issued within the switch window after reset, as defined in Table 1 and as shown Figure 2.
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ISO 14223-1:2011(E)
Table 1 — FDX-ADV transponder — Air interface parameters
Interrogation field modulation Amplitude modulation (ASK), 90–100 %
Encoding Pulse interval encoding, LSB first
Bit rate Typically 5,5 kbps
Mode switching Either a specific 5 bit SWITCH command or the detection of the SOF as part of a valid
advanced transponder command, transmitted after the interruption of the interrogation
field for at least 5 ms.
Mode switch timing Transponder settling time: 312,5 T SWITCH command window after transponder
C
settling: 232,5 T . All within Cycle C in Figure 1.
C
Mode SWITCH command 000 11 or SOF sequence
SOF FDX-ADV command
code violation
Carrier ON 0
Carrier OFF
Transceiver
Switch command
010 0 1
Stop condition
Carrier ON
Carrier OFF
Time, T
Figure 2 — Transceiver down-link modulation for advanced mode SWITCH command
8.3 Down-link communication signal interface — Transceiver to transponder
8.3.1 Modulation parameters
Communications between transceiver and transponder take place using ASK modulation with a modulation
index of >90 %. See Figure 3 and Table 2.
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ISO 14223-1:2011(E)
Figure 3 — Modulation details of data transmission from transceiver to FDX-ADV transponder
Table 2 — FDX-ADV — Modulation coding times
Symbol Minimum Maximum
m = (a − b)/(a + b) 90 % 100 %
T 4 * T 10 * T
F1 C C
T 0 0,5 * T
F2 F1
T 0 0,5 * T
F3 Fd0
x 0 0,05 * a
y 0 0,05 * a
T shall not exceed T − T − 3*T .
F1
F3 Fd0 C
8.3.2 Data rate and data coding
The transceiver-to-transponder communication uses pulse interval encoding. The transceiver creates pulses
by switching the carrier off as described in Figure 4. The time between the falling edges of the pulses
determines either the value of the data bits “0” and “1”, a code violation or a stop condition.
Assuming equal distributed data bits “0” and “1”, the data rate is in the range of about 5,5 kbps.
The data coding times are presented in Table 3.
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ISO 14223-1:2011(E)
Data “0”
T
Fd 0
T T
F1 F1
Carrier ON
Carrier OFF
Data “1”
T
Fd 1
T T
F1 F1
Carrier ON
Carrier OFF
“Code violation”
T
Fcv
T T
F1 F1
Carrier ON
Carrier OFF
“Stop condition”
T
Fsc
T
F1
Carrier ON
Carrier OFF
Figure 4 — Transceiver to transponder — Pulse interval encoding
Table 3 — FDX-ADV — Data coding times
Time Symbol Minimum Maximum
Carrier OFF time T 4 * T 10 * T
F1 C C
Data “0” time T 18 * T 22 * T
Fd0 C C
Data “1” time T 26 * T 30 * T
Fd1 C C
Code violation time T 34 * T 38 * T
Fcv C C
Stop condition time T W42 * T —
Fsc C
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ISO 14223-1:2011(E)
8.3.3 Transceiver — Start of frame (SOF) pattern
The transceiver request in the advanced mode always starts with a SOF pattern for ease of synchronisation.
The SOF consists of an encoded data bit “0” and a “code violation” pattern.
The transponder shall be ready to receive a SOF from the transceiver within 1,2 ms of having sent a response
to the transceiver.
The transponder shall be ready to receive a SOF or SWITCH command from the transceiver within 2,33 ms
after the transceiver has established the powering field.
See Figure 5.
Data “0” “Code violation”
T T
Fd0 Fcv
T T T
F1 F1 F1
Carrier ON
Carrier OFF
T
FpSOF
Figure 5 — SOF pattern
8.3.4 Transceiver — End of frame (EOF) pattern
For slot switching during a multi-slot anti-collision sequence, the transceiver request is an EOF pattern. The
EOF pattern is represented by a transceiver “Stop condition”. See Figure 6.
“Stop condition”
T
Fsc
T
F1
Carrier ON
Carrier OFF
T
FpEOF
Figure 6 — EOF pattern
8.4 Communication signal interface — Transponder to transceiver
8.4.1 Data rate and data coding
The transponder shall be capable of communicating with the transceiver via an inductive coupling, whereby
the carrier is loaded with
⎯ 1/T differential bi-phase coded data signal in the ISO 11785 mode, without SOF and EOF,
Fd
⎯ 1/T Manchester coded data signal on the response to the advanced transponder commands, and
Fd
⎯ 1/(2 * T ) dual pattern data coding when responding within the inventory process,
Fd
where T = 32/f .
Fd C
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ISO 14223-1:2011(E)
NOTE The slower data rate used during the inventory process allows for improving the collision detection when
several transponders are present in the transceiver field, especially if some transponders are in the near field and others in
the far field.
See Table 4.
Table 4 — FDX-ADV transponder — Load modulation coding
Response encoding to
Data element Response encoding in INVENTORY mode
advanced transceiver request
T
Fd T T
Fd Fd
Data “0”
Load off
Load off
Load on
Load on
T
Fd
T T
Fd
Fd
Data “1”
Load off
Load off
Load on
Load on
8.4.2 Start of frame (SOF) pattern
The transponder response — if not in ISO 11785-compliant mode — always starts with a SOF pattern. The
SOF is a Manchester encoded bit sequence of “110”. See Figure 7.
Data “1” Data “1” Data “0”
T
T T
Fd
Fd Fd
Load off
Load on
Figure 7 — FDX-ADV — SOF pattern
8.4.3 End of frame (EOF) pattern
A specific EOF pattern is neither used nor specified for the FDX-ADV transponder response. An EOF is
detected by the transceiver if there is no load modulation for more than two data bit periods (T ).
Fd
9 HDX-ADV transponder
9.1 Transponder charge and recharge times
HDX transponders must be charged to operate and this is done by switching on the transceiver's field for a
defined time. This charge phase is executed at the beginning of every request and the duration depends on
the system parameters and distance to the transceiver. After the power is switched on, the charge phase as
defined by the ISO 11785 timing frame is of 50 m
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14223-1
Deuxième édition
2011-04-01
Identification des animaux
par radiofréquence — Transpondeurs
évolués —
Partie 1:
Interface hertzienne
Radiofrequency identification of animals — Advanced transponders —
Part 1: Air interface
Numéro de référence
ISO 14223-1:2011(F)
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ISO 2011
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ISO 14223-1:2011(F)
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Publié en Suisse
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ISO 14223-1:2011(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Conformité .1
3.1 Transpondeur .1
3.2 Émetteur-récepteur .2
4 Termes et définitions .2
5 Termes abrégés.4
6 Symboles.5
7 Exigences générales.6
8 Transpondeur FDX-ADV .6
8.1 Description de la liaison descendante FDX-ADV.6
8.2 Transpondeur FDX-ADV — Protocole de commutation de mode .7
8.3 Interface de communication de liaison descendante — Émetteur-récepteur au
transpondeur .8
8.4 Interface de communication du transpondeur à l'émetteur-récepteur.11
9 Transpondeur HDX-ADV.13
9.1 Synchronisation de la charge et de la recharge du transpondeur.13
9.2 Description de la liaison descendante HDX-ADV .13
9.3 Transpondeur HDX-ADV — Protocole de commutation de mode.14
9.4 Interface de communication de liaison descendante de l'émetteur-récepteur à un
transpondeur HDX-ADV.14
9.5 Interface de communication du transpondeur à l'émetteur-récepteur.16
10 Spécification de la synchronisation du protocole général .18
10.1 Considérations générales .18
10.2 Transpondeur FDX-ADV .18
10.3 Transpondeur HDX-ADV.20
Annexe A (informative) Synchronisation des émetteurs-récepteurs évolués.23
Annexe B (informative) Interfaces de liaison descendante FDX-ADV et HDX-ADV .25
© ISO 2011 – Tous droits réservés iii
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ISO 14223-1:2011(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'ISO 14223-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 23, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers,
sous-comité SC 19, Électronique en agriculture.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 14223-1:2003), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 14223 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Identification des animaux par
radiofréquence — Transpondeurs évolués:
⎯ Partie 1: Interface hertzienne
⎯ Partie 2: Code et structure de commande
La partie suivante est en cours d'élaboration:
⎯ Partie 3: Applications
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ISO 14223-1:2011(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 14223 spécifie l'interface hertzienne du système d'identification des animaux par
radiofréquence (RF) en ce qui concerne les transpondeurs évolués. La description du concept technique des
transpondeurs évolués pour l'identification des animaux est basée sur le principe de l'identification par
radiofréquence (RFID) et représente un prolongement des normes ISO 11784 et ISO 11785. Mise à part la
transmission du code d'identification (unique) des animaux, l'application de technologies de pointe facilite le
stockage et la recherche d'informations supplémentaires (base de données intégrée), la mise en œuvre de
méthodes d'authentification et la lecture des données des capteurs intégrés, etc.
L'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) attire l'attention sur le fait qu'il est déclaré que la
conformité avec les dispositions du présent document peut impliquer l'utilisation d'un brevet intéressant les
méthodes de transmission traitées dans le présent document.
L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété.
Le détenteur de ces droits de propriété a donné l'assurance à l'ISO qu'il consent à négocier des licences avec
des demandeurs du monde entier, à des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires. À ce
propos, la déclaration du détenteur des droits de propriété est enregistrée à l'ISO. Des informations peuvent
être demandées à:
N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek «Nedap»
Parallelweg 2
NL-7141 DC Groenlo
Pays-Bas
Datamars S.A.
Via ai Prati
CH-6930 Bedano-Lugano
Suisse
Texas Instruments Deutschland GmbH
Haggerstrasse 1
D-85356 Freising
Allemagne
NXP Semiconductors
Mikron-Weg 1
A-8101 Gratkorn
Autriche
EM Microelectronic-Marin SA
Sors 3
CH-2074 Marin
Suisse
Atmel Automotive GmbH
Theresienstrasse 2
D-74025 Heilbronn
Allemagne
L'attention est d'autre part attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire
l'objet de droits de propriété autres que ceux qui ont été mentionnés ci-dessus. L'ISO ne saurait être tenue
pour responsable de l'identification de ces droits de propriété en tout ou partie.
© ISO 2011 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 14223-1:2011(F)
Identification des animaux par radiofréquence —
Transpondeurs évolués —
Partie 1:
Interface hertzienne
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 14223 spécifie l'interface hertzienne entre l'émetteur-récepteur et le transpondeur
évolué utilisé pour l'identification des animaux par radiofréquence, à compatibilité ascendante totale avec les
spécifications données dans l'ISO 11784 et l'ISO 11785.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11784, Identification des animaux par radiofréquence — Structure du code
ISO 11785:1996, Identification des animaux par radiofréquence — Concept technique
ISO 14223-2:2010, Identification des animaux par radiofréquence — Transpondeurs évolués — Partie 2:
Code et structure de commande
ISO 24631-1, Identification des animaux par radiofréquence — Partie 1: Évaluation de la conformité des
transpondeurs RFID à l'ISO 11784 et à l'ISO 11785 (y compris l'attribution et l'utilisation d'un code de
fabricant)
ISO 24631-2, Identification des animaux par radiofréquence — Partie 2: Évaluation de la conformité des
émetteurs-récepteurs RFID à l'ISO 11784 et à l'ISO 11785
3 Conformité
3.1 Transpondeur
Pour revendiquer la conformité à la présente partie de l'ISO 14223, un transpondeur doit être FDX-ADV ou
HDX-ADV, comme spécifié dans les Articles 7 et 8, et doit être conforme à l'ISO 24631-1.
NOTE La présente partie de l'ISO 14223 n'empêche pas un transpondeur d'être de plusieurs types, bien que, pour
des raisons techniques, il soit probable que de tels transpondeurs ne seront jamais commercialisés.
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ISO 14223-1:2011(F)
3.2 Émetteur-récepteur
Pour revendiquer la conformité à la présente partie de l'ISO 14223, un émetteur-récepteur doit prendre en
charge les interfaces FDX-ADV et HDX-ADV, comme spécifié dans les Articles 7 et 8, et doit être conforme à
l'ISO 24631-2. Lorsqu'il est dans le mode inventaire, l'émetteur-récepteur doit alterner entre l'interrogation
FDX-ADV et HDX-ADV. L'émetteur-récepteur doit revenir au mode spécifié dans l'ISO 11785:1996, 6.1 pour
les systèmes FDX ou dans l'ISO 11785:1996, 6.2 pour les systèmes HDX, après l'achèvement de l'opération
en mode évolué.
4 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
4.1
transpondeur évolué
transpondeur conforme à l'ISO 14223, à compatibilité descendante avec l'ISO 11784 et l'ISO 11785,
présentant des possibilités de stockage et de retour de données supplémentaires, des capteurs intégrés, etc.
4.2
mode évolué
mode de fonctionnement du transpondeur évolué après réception d'une commande valide
4.3
débit binaire
nombre de bits transmis par seconde
4.4
temps en «porteuse coupée»
intervalle de temps durant lequel le champ d'activation est interrompu
4.5
temps de charge
temps mis pour charger le condensateur du transpondeur HDX
4.6
codage biphase différentiel
méthode de codage dans laquelle le bit d'information 0 est représenté par une transition à mi-bit, le bit
d'information 1 par l'absence de transition et dans laquelle il existe toujours une transition entre deux bits
4.7
liaison descendante
processus de communication de l'émetteur-récepteur au transpondeur
4.8
codage
rapport un à un entre les éléments d'information de base et les configurations de modulation
4.9
FDX-ADV
protocole de communication des transpondeurs évolués FDX
4.10
modulation par saut de fréquence
superposition de l'information binaire sur un champ électromagnétique porteur par sauts de fréquence
discrets dans le champ
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4.11
duplex intégral
FDX
protocole de communication dans lequel l'échange des informations et la transmission du champ d'activation
par l'émetteur-récepteur sont simultanés
4.12
semi-duplex
HDX
protocole de communication dans lequel les informations sont échangées une fois que l'émetteur-récepteur a
cessé de transmettre le champ d'activation (méthode séquentielle)
4.13
HDX-ADV
protocole de communication des transpondeurs évolués HDX
4.14
champs d'activation
champ magnétique généré par un émetteur-récepteur pour activer un transpondeur et transférer des données
vers un transpondeur évolué
4.15
fréquence d'activation
fréquence du champ magnétique généré par l'émetteur-récepteur
4.16
période d'activation
durée pendant laquelle le champ magnétique est présent
4.17
codage Manchester
méthode de codage dans laquelle le bit d'information 0 est représenté par une transition à mi-bit positive et le
bit d'information 1 par une transition à mi-bit négative
4.18
modulation
méthode de superposition d'informations sur un champ d'activation en changeant un paramètre spécifique du
champ
4.19
codage sans retour à zéro
méthode de codage dans laquelle le bit d'information 1 est un signal haut et le bit d'information 0 est un signal
bas
4.20
codage d'intervalles d'impulsions
méthode de codage des données dans laquelle les informations transmises sont représentées par le temps
entre les fronts descendants des impulsions de longueur fixe
NOTE Le nombre de cycles de porteuse reçus définit les valeurs des bits d'information ou d'autres conditions de
codage.
4.21
commande de commutation
configuration binaire spécifique pouvant être utilisée par les transpondeurs FDX-ADV pour passer en mode
évolué
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ISO 14223-1:2011(F)
4.22
fenêtre de commutation
intervalle de temps, après la mise sous tension, durant lequel un transpondeur FDX-ADV peut être positionné
sur le mode évolué
4.23
émetteur-récepteur
dispositif utilisé pour communiquer avec un transpondeur
4.24
requête de l'émetteur-récepteur
configuration binaire transmise au transpondeur évolué pour modifier son état ou pour lire et écrire des
informations
4.25
transpondeur
dispositif d'identification par radiofréquence (RFID) qui transmet l'information qu'il a en mémoire lorsqu'il est
activé par un émetteur-récepteur et qui peut stocker une nouvelle information
NOTE Il est possible de caractériser les transpondeurs en fonction de ses éléments (puce, bobine, condensateur,
etc.), du protocole de communication, des dimensions, de la forme et de l'emballage, ainsi que de toutes caractéristiques
supplémentaires susceptibles de modifier les propriétés du transpondeur. Les principaux types de transpondeurs sont
définis dans l'ISO 24631-1:2009, 4.19.1 à 4.19.4.
[ISO 24631-1:2009, définition 4.19]
5 Termes abrégés
ASK modulation par déplacement d'amplitude (amplitude shift keying)
CRC contrôle de redondance cyclique (cyclic redundancy check)
CRCT signal de contrôle de redondance cyclique de la réponse (response cyclic redundancy check flag)
EOF fin de trame (end of frame)
FDX duplex intégral (full duplex)
FDX-ADV duplex intégral évolué (full duplex advanced)
FSK modulation par saut de fréquence (frequency shift keying)
HDX semi-duplex (half duplex)
HDX-ADV semi-duplex évolué (half duplex advanced)
kbits/s kilobits par seconde: unité de vitesse de transmission (1 000 bits/s ou 1 000 Bd)
LSB bit de poids faible (least significant bit)
MSB bit de poids fort (most significant bit)
NOS nombre d'emplacements en mode anti-collision (number of slots)
NRZ non retour à zéro
RFID identification par radiofréquence (radio frequency identification)
SOF début de trame (start of frame)
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ISO 14223-1:2011(F)
6 Symboles
f fréquence porteuse du champ d'activation
C
f fréquence porteuse du transpondeur HDX lors de la transmission du symbole de données «0»
0
f fréquence porteuse du transpondeur HDX lors de la transmission du symbole de données «1»
1
T période de la fréquence porteuse (T = 1/f ≈ 7,452 µs)
C C C
T temps d'utilisation de la fréquence porteuse de l'émetteur-récepteur pour charger le condensateur
CH
de stockage d'un transpondeur HDX
T durée de la transmission de bits d'information du transpondeur à l'émetteur-récepteur
Fd
T période du symbole de données «0»
Xd0
T période du symbole de données «1»
Xd1
T durée de violation de code
Xcv
T durée de violation de code pour les émetteurs-récepteurs HDX-ADV en fin de trame
HcvEOF
T durée de violation de code pour les émetteurs-récepteurs HDX-ADV en début de trame
HcvSOF
T temps de réponse nominale du transpondeur
NRT
T temps de fonctionnement de l'émetteur-récepteur pour recharger le condensateur de stockage d'un
RCH
transpondeur HDX-ADV
T temps de transmission de l'élément de données
Xd
T largeur de l'impulsion en «porteuse coupée» de l'émetteur-récepteur
X1
T temps en condition d'arrêt (est identique à T )
Fsc FpEOF
T temps mis par un transpondeur pour transmettre un SOF à l'émetteur-récepteur
XpSOF
T temps mis par un transpondeur pour transmettre un EOF à l'émetteur-récepteur
XpEOF
T temps d'attente du transpondeur avant le début de la transmission d'une réponse après détection
Xp1
d'une requête d'émetteur-récepteur valide
T temps d'attente de l'émetteur-récepteur avant le début de la transmission d'une requête ultérieure
Xp2
après réception d'une réponse de transpondeur
T temps d'attente de l'émetteur-récepteur avant le passage à l'emplacement suivant pendant un
Xp3
processus d'inventaire
Indices
F FDX-ADV
H HDX-ADV
X FDX-ADV ou HDX-ADV
NOTE D'autres symboles spécifiques de F ou H sont mentionnés dans les articles/paragraphes concernés.
p synchronisation de protocole (cet indice est suivi de lettres et/ou de chiffres, suivant le cas)
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ISO 14223-1:2011(F)
7 Exigences générales
Le transpondeur évolué doit être compatible avec l'ISO 11785. Dès le moment où le transpondeur évolué est
placé dans le champ d'activation, il doit fonctionner comme les transpondeurs spécifiés dans l'ISO 11785.
Pour être identifié comme un transpondeur évolué, il doit envoyer à l'émetteur-récepteur l'information de type
du champ binaire réservé comme suit:
⎯ le bit 15 de la trame ISO 11784 doit être mis à «1», ce qui indique qu'il s'agit d'un transpondeur évolué;
⎯ le bit 16 de la trame ISO 11784 (signal indiquant des données supplémentaires) doit être mis à «1», ce
qui indique que le transpondeur contient des données supplémentaires.
Pour positionner le transpondeur évolué sur le mode évolué, l'émetteur-récepteur doit envoyer une requête
valide ou un SOF. Les détails de cette procédure pour chaque requête sont décrits dans les articles
correspondants de la présente partie de l'ISO 14223. Lorsque le transpondeur évolué a détecté une requête
valide ou un SOF, il doit passer en mode évolué.
En mode évolué, le transpondeur évolué doit répondre uniquement sur requête de l'émetteur-récepteur.
Toutes les communications de l'émetteur-récepteur au transpondeur et vice versa doivent être conformes à
l'ISO 11785 et à l'ISO 14223-2. Le code d'identification, toutes les communications de l'émetteur-récepteur au
transpondeur et vice versa, ainsi que les bits de détection d'erreur CRC (le cas échéant) doivent être transmis
avec le bit de poids faible (LSB) au début.
Dans le cas où plusieurs transpondeurs évolués sont placés dans le champ d'activation, provoquant des
collisions, l'émetteur-récepteur doit initier la procédure anti-collision conformément à l'ISO 14223-2:2010,
Article 9. Suivant la partie du message d'identification complet, tel que défini dans l'ISO 11785, où la collision
est détectée, l'émetteur-récepteur lance la requête anti-collision FDX-ADV ou HDX-ADV.
Le transpondeur évolué doit revenir au mode spécifié dans l'ISO 11785:1996, 6.1 (pour les systèmes FDX) ou
6.2 (pour les systèmes HDX), lorsqu'il:
a) ne se situe plus dans le champ d'activation;
b) a achevé les opérations en mode évolué et que le champ d'activation a été interrompu pendant au moins
5 ms.
Le temps en «porteuse coupée» doit être prolongé jusqu'à 20 ms, en fonction de la présence d'un
transpondeur HDX(-ADV).
8 Transpondeur FDX-ADV
8.1 Description de la liaison descendante FDX-ADV
Après réception et décodage du message d'identification complet, tel que défini dans l'ISO 11785, du code du
transpondeur, l'émetteur-récepteur doit détecter la présence d'un transpondeur évolué dans le champ
d'activation. Pour faire passer le transpondeur FDX-ADV en mode évolué, le champ d'activation de
l'émetteur-récepteur doit être interrompu. Après cette période d'interruption, le champ d'activation doit être de
nouveau transmis et le SOF au début d'une requête valide ou la commande de commutation spéciale doit être
envoyé(e) au transpondeur dans la fenêtre de commutation spécifiée. Le transpondeur doit se positionner sur
le mode évolué à la réception de l'une des commandes de commutation. Dans ce mode évolué, le
transpondeur FDX-ADV doit répondre uniquement sur requête de l'émetteur-récepteur (protocole commandé
par l'émetteur-récepteur).
Comme spécifié ci-dessus, le transpondeur évolué revient au mode spécifié dans l'ISO 11785 pour les
systèmes FDX ou HDX, une fois que le champ d'activation a été interrompu pendant au moins 5 ms. Les
étapes nécessaires à la commutation du transpondeur FDX-ADV sur le mode évolué sont représentées à la
Figure 1. La communication de liaison descendante s'effectue dans les périodes des cycles C et D (les lettres
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ISO 14223-1:2011(F)
A à E représentent les cycles décrits ci-après). L'exemple illustré à la Figure 1 présente deux blocs de
données (#1 et #2) sélectionnés par l'émetteur-récepteur; ceux-ci sont ensuite transmis par le transpondeur
FDX-ADV.
ISO 14223 FDX-ADV
ISO 11785 ISO 11785
5 . 20 ms >5 ms 5 . 20 ms
A D A B A
BCD E
Champ de
l’émetteur-
récepteur
Réponse du
ISO 11785
HDX
transpondeur #1
#2 ISO 11785
FDX-ADV
ADV
Temps, T
Figure 1 — Interface RF pour transpondeurs FDX-ADV
Cycle A: L'émetteur-récepteur lit le message d'identification complet, tel que défini dans l'ISO 11785. Les
bits définis dans le champ réservé permettent à l'émetteur-récepteur de détecter la présence d'un
transpondeur FDX-ADV dans le champ d'activation.
Cycle B: L'émetteur-récepteur interrompt le champ d'activation pendant au moins 5 ms de façon à
réinitialiser le transpondeur.
Cycle C: L'émetteur-récepteur envoie le SOF au début d'une requête valide ou la commande de
commutation au transpondeur de façon à le positionner sur le mode évolué. Ces commandes
doivent être émises dans une fenêtre de commutation après la réinitialisation — tel que défini
dans le Tableau 1 et à la Figure 2.
Cycle D: Opérations de lecture/écriture ou d'inventaire en mode évolué.
Cycle E: Après la fin de toutes les opérations ou après que le transpondeur ait quitté le champ de l'antenne,
l'émetteur-récepteur interrompt le champ pendant au moins 5 ms de façon à inviter de nouveaux
transpondeurs entrants à émettre (compatibles avec l'ISO 11785).
8.2 Transpondeur FDX-ADV — Protocole de commutation de mode
Après la mise sous tension, le transpondeur FDX-ADV doit passer en mode évolué après réception de l'une
des deux commandes possibles de commutation issues de l'émetteur-récepteur dans la fenêtre de
commutation spécifiée. Voir le Tableau 1 et la Figure 2.
L'émetteur-récepteur envoie le SOF au début d'une requête valide ou une commande de commutation
spéciale au transpondeur, comme illustré à la Figure 2, de façon à le positionner sur le mode évolué. Ces
commandes doivent être émises dans la fenêtre de commutation après la réinitialisation, tel que défini dans le
Tableau 1 et à la Figure 2.
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ISO 14223-1:2011(F)
Tableau 1 — Transpondeur FDX-ADV — Paramètres d'interface hertzienne
Modulation du champ d'activation Modulation d'amplitude (ASK), 90–100 %.
Codage Codage d'intervalles d'impulsions; bit de poids faible (LSB) au début.
Débit binaire Généralement 5,5 kbits/s.
Commutation de mode Soit une commande spécifique de commutation de 5 bits, soit la détection du
SOF pour une commande valide du transpondeur évolué, transmise après
l'interruption du champ d'activation pendant au moins 5 ms.
Synchronisation de la commutation Temps d'établissement du transpondeur: 312,5 T
C
de mode Fenêtre de commutation après établissement du transpondeur: 232,5 T
C
Dans le cycle C de la Figure 1.
Commande de commutation de mode Séquence 000 11 ou SOF.
SOF Commande FDX-ADV
violation de code
Porteuse ON 0
Porteuse OFF
Émetteur-récepteur
Commande de commutation
010 0 1
Porteuse ON condition d’arrêt
Porteuse OFF
Temps, T
Figure 2 — Modulation de liaison descendante de l'émetteur-récepteur pour la commande
de commutation en mode évolué
8.3 Interface de communication de liaison descendante — Émetteur-récepteur
au transpondeur
8.3.1 Paramètres de modulation
Les communications entre l'émetteur-récepteur et le transpondeur se font par modulation d'amplitude avec un
indice de modulation >90 %. Voir la Figure 3 et le Tableau 2.
8 © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 14223-1:2011(F)
Figure 3 — Détails de la modulation en ce qui concerne la transmission de données
de l'émetteur-récepteur au transpondeur FDX-ADV
Tableau 2 — FDX-ADV — Durées de codage de la modulation
Symbole Minimum Maximum
m = (a − b)/(a + b) 90 % 100 %
T 4 * T 10 * T
F1 C C
T 0 0,5 * T
F2 F1
T 0 0,5 * T
F3 Fd0
x 0 0,05 * a
y 0 0,05 * a
T ne doit pas être supérieur à T − T − 3*T .
F1
F3 Fd0 C
8.3.2 Débit et codage des données
La communication de l'émetteur-récepteur au transpondeur se fait par codage d'intervalles d'impulsions.
L'émetteur-récepteur génère des impulsions en interrompant la porteuse comme décrit à la Figure 4. Le
temps entre les fronts descendants des impulsions détermine la valeur des bits d'information «0» et «1», une
violation de code ou une condition d'arrêt.
En supposant que les bits d'information «0» et «1» sont répartis uniformément, le débit est de l'ordre de
5,5 kbits/s environ.
Les durées de codage des données sont présentées dans le Tableau 3.
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ISO 14223-1:2011(F)
Bit «0»
T
Fd 0
T T
F1 F1
Porteuse ON
Porteuse OFF
Bit «1»
T
Fd 1
T T
F1 F1
Porteuse ON
Porteuse OFF
«Violation de code»
T
Fcv
T T
F1 F1
Porteuse ON
Porteuse OFF
«Condition d’arrêt»
T
Fsc
T
F1
Porteuse ON
Porteuse OFF
Figure 4 — Codage d'intervalles d'impulsions de l'émetteur-récepteur au transpondeur
Tableau 3 — FDX-ADV — Durées de codage des données
Temps Symbole Minimum Maximum
Temps en «porteuse coupée» T 4 * T 10 * T
F1 C C
Durée du bit «0» T 18 * T 22 * T
Fd0 C C
Durée du bit «1»
...
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