專利名稱：一種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法及編解碼模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及ー種能有效傳輸高質(zhì)量的圖像甚至視頻數(shù)據(jù) 的高速數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法及其傳輸編解碼模塊。
背景技術(shù)：
隨著新一代無線寬帶通信技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的展開，以掌上電腦(Personal Digital Assistant簡(jiǎn)稱為PDA)、多媒體手機(jī)、平板電腦等為中心的手持多媒體終端得到了廣泛的應(yīng)用，其將成為信息技術(shù)普及應(yīng)用的統(tǒng)一平臺(tái)，可以支持豐富多彩的各種信息應(yīng)用，且在各個(gè)行業(yè)如エ業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、家庭和個(gè)人通信等中得到快速發(fā)展，而高速的數(shù)據(jù)傳輸則是支撐其廣泛的應(yīng)用和快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)信息終端交換數(shù)據(jù)時(shí)，為了能夠有效傳輸高質(zhì)量的圖像甚至視頻數(shù)據(jù)，勢(shì)必需要足夠高的數(shù)據(jù)率作為保證。但是，數(shù)據(jù)率的提高不僅對(duì)整個(gè)接收機(jī)的性能提出了挑戰(zhàn)，如接收靈敏度或噪聲，而且也考驗(yàn)著模擬基帶的放大器、濾波器的功耗。此外，數(shù)據(jù)率的提高還影響到系統(tǒng)頻譜規(guī)劃。目前國(guó)際上實(shí)現(xiàn)新一代無線寬帶通信技術(shù)的主流收發(fā)機(jī)系統(tǒng)之ー是超寬帶短脈沖系統(tǒng)。對(duì)于超寬帶(Ultra-wide Band,簡(jiǎn)稱UWB)系統(tǒng),美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FederalCommunications Commission,簡(jiǎn)稱FCC)早在2002年4月就給出了明確的規(guī)定。超寬帶系統(tǒng)的頻率范圍在3. I 10. 6GHz，功率譜密度小于-41. 3dBm/Hz，其頻譜在-IOdB處，應(yīng)該滿足信號(hào)的相對(duì)帶寬(即信號(hào)絕對(duì)帶寬與中心頻率之比)大于20%，或者信號(hào)的絕對(duì)帶寬大于500MHz。可見，超寬帶的帶寬明顯大于目前所有通信技術(shù)的帶寬。研究人員在UWB通信系統(tǒng)協(xié)議的框架范圍內(nèi)，提出了另ー種實(shí)現(xiàn)超寬帶的方式——超寬帶短脈沖系統(tǒng)。超寬帶短脈沖概念的核心是利用了信號(hào)在時(shí)域持續(xù)時(shí)間極短對(duì)應(yīng)頻域頻譜范圍展寬的特點(diǎn)，也就是說在時(shí)域上通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菢O短的脈沖，即在ー個(gè)周期內(nèi)，通信系統(tǒng)發(fā)射了ー個(gè)具有極小的占空比的信號(hào)，通過傅立葉變換，在頻域范圍內(nèi)也即傳輸了ー個(gè)具有較大頻寬的信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)的頻譜寬度大于500MHz的時(shí)候，那么該信號(hào)就成為了ー個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的UWB信號(hào)，其傳輸協(xié)議也就受到了 UWB協(xié)議的規(guī)范了。目前，應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)的最常見的調(diào)制方式為00K調(diào)制方式，即在單位時(shí)間周期(如T秒)內(nèi)，如果存在頻率為f的超短脈沖信號(hào)，那么該単位時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)“I”;在単位時(shí)間周期(如T秒)內(nèi)，如果不存在任何信號(hào)時(shí)，那么該單位時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)“0”，如圖I所示。這樣的話，在単位時(shí)間周期內(nèi)只能夠傳輸ー個(gè)數(shù)據(jù)碼，其時(shí)間利用率較低。時(shí)間間隔T 一般取值范圍為0. luiTlOus，優(yōu)選值為lus。具體地說，假設(shè)単位時(shí)間周期為T=Ius,那么如果單位時(shí)間周期內(nèi)只傳輸ー種頻率的短脈沖的話，整個(gè)短脈沖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率為IMHz。然而，如何有效利用超寬帶短脈沖系統(tǒng)來提高數(shù)據(jù)傳輸速率成為了目前超寬帶短脈沖系統(tǒng)的重要課題之一。值得指出的是，在目前的超寬帶短脈沖系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)率，研究人員采取了許多電路和系統(tǒng)手段，將數(shù)據(jù)率提高即使20 30%，也會(huì)導(dǎo)致電路復(fù)雜度的大幅上升以及功耗的大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供ー種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法及編解碼模塊，通過改變現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)編碼方式，在単位時(shí)間周期內(nèi)傳輸盡可能大的數(shù)據(jù)碼流，從而提高了時(shí)間利用率。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供ー種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其包括編碼方法包括如下步驟
步驟Sll :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有特定頻率fi的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N ;所述特定頻率fi取值于Π到fj的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N ;
步驟S12 :根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，y為2M_N;所述特定頻率幅值A(chǔ)取值于Al到Ay的本征信號(hào)集中；
步驟S13 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去；
所述的解碼方法為與上述編碼方法相對(duì)應(yīng)，其包括如下步驟
步驟S21 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收所述特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈
沖；
步驟S22 :根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定頻率fi，還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；
步驟S23 :根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。優(yōu)選地，N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的前N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的后N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，M為4，N為2 ;所述特定頻率的集合為H、f2、f3以及f4 ;所述特定頻率的幅值集合為Al、A2、A3以及A4。優(yōu)選地，超寬帶短脈沖的特定頻率為fl=5. 5GHz、f2=4. 9GHz、f3=4. 3GHz或f4=3. 7GHz。優(yōu)選地，超寬帶短脈沖特定頻率的幅值為Al=6dBm、A2=3dBm、A3=0dBm或A4=_3dBm0為達(dá)成上述目的，本發(fā)明還提供另ー種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼模塊，編解碼模塊包括編碼模塊和解碼模塊。其中，編碼模塊包括超寬帶短脈沖生成子模塊和發(fā)射子模塊；超寬帶短脈沖生成子模塊包括頻率生成単元和頻率幅值生成単元；頻率生成単元用于在每単位時(shí)間周期T秒內(nèi)，根據(jù)接收到M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有特定頻率f i的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N ;所述特定頻率fi取值于Π到fj的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N ;頻率幅值生成単元與頻率生成単元相連，用于根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，y為2M_N ;發(fā)射子模塊在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將所述超寬帶短脈沖生成子模塊生成的ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去。解碼模塊包括接收子模塊和數(shù)據(jù)流還原子模塊，接收子模塊在每単位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收所述特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈沖；數(shù)據(jù)流還原子模塊，其根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定頻率fi ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。優(yōu)選地，頻率生成単元包括鎖相環(huán)電路。優(yōu)選地，頻率幅值生成単元包括功率放大器電路，所述功率放大器電路受M-N位幅度控制位控制，將輸入信號(hào)進(jìn)行2M_N位幅度編碼。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)流還原子模塊包括低噪聲放大器、混頻器、鎖相環(huán)電路和幅度比較器，經(jīng)所述放大器放大的數(shù)據(jù)交給所述混頻器進(jìn)行頻率解碼，最后交給所述幅度比較器進(jìn)行幅度解碼；其中，所述混頻器的本征頻率通過鎖相環(huán)電路產(chǎn)生。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的功率放大器不僅可實(shí)時(shí)調(diào)整功率放大器的增益，更有效提升了功率放大器效率，避免了發(fā)射機(jī)不必要的功耗，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的超低功耗。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸編碼方式的示意圖 圖2為本發(fā)明應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法的一具體實(shí)施例
的流程方框圖
圖3為本發(fā)明應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)中的新型數(shù)據(jù)傳輸編碼方式示意4為本發(fā)明具體實(shí)施例中的超寬帶短脈沖系統(tǒng)中通過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸編碼方式和高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式所傳輸數(shù)據(jù)碼流的比較
圖5為包含本發(fā)明編碼模塊的超寬帶短脈沖系統(tǒng)發(fā)射機(jī)電路示意圖 圖6為包含本發(fā)明解碼模塊的超寬帶短脈沖系統(tǒng)接收機(jī)電路示意圖
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的ー些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合實(shí)施例及附圖2-圖6對(duì)本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)傳輸方法及傳輸系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員十分清楚，超寬帶頻譜協(xié)議的特征就是頻譜寬度非常大(3. I 10.6 GHz)，而根據(jù)通信原理中著名的香農(nóng)公式，如果充分利用了頻譜資源，也就能最大化地提高數(shù)據(jù)速率。本發(fā)明就是針對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸，在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)可以傳輸兩位以上的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)中的新型數(shù)據(jù)傳輸編解碼方式的下述實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是應(yīng)用于無線傳輸領(lǐng)域，能夠有效傳輸高質(zhì)量的圖像甚至視頻數(shù)據(jù)的超寬帶短脈沖系統(tǒng)。
請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法的一具體實(shí)施例的流程方框圖。如圖所示，本發(fā)明的一種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法包括編碼方法和解碼方式，編碼方法包括如下步驟
步驟Sll :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有特定頻率fi的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N ;特定頻率fi取值于Π到fj的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N。步驟S12 :根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，y為2m_n ;所述特定頻率幅值A(chǔ)取值于Al到Ay的本征信號(hào)集中。步驟S13 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去；
解碼方法為與上述編碼方法相對(duì)應(yīng)，其包括如下步驟
步驟S21 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈沖；步驟S22 :根據(jù)超寬帶短脈沖的特定頻率fi ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；
步驟S23 :根據(jù)超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。需要說明的是，N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)可以取為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的任意位置，例如，當(dāng)M設(shè)置為4，N設(shè)置為2時(shí)，編碼時(shí)的兩位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)可以取四位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)中的第一位和第四位，當(dāng)然，解碼時(shí)，也將解碼后的兩位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)還原放在四位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)中的第一位和第四位。同樣，N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)可以取為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的前N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，以及，N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)也可以為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的后N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)施例中，可以將M設(shè)置為4，N設(shè)置為2，則j為4，y為4，即在每単位時(shí)間周期T秒內(nèi)可以傳輸四位數(shù)據(jù)。該四位數(shù)據(jù)由前兩位數(shù)據(jù)和后兩位數(shù)據(jù)兩部分組成。請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明應(yīng)用于超寬帶短脈沖系統(tǒng)中的新型數(shù)據(jù)傳輸編碼方式示意圖。如圖所示，對(duì)于數(shù)據(jù)編碼的前兩位數(shù)據(jù)，為了進(jìn)ー步提高數(shù)據(jù)率，且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，可以將每T秒的時(shí)間周期發(fā)射的頻率fi設(shè)定為四種不同的頻率，分別為fl=5. 5GHz、f2=4. 9GHz、f3=4. 3GHz、f4=3. 7GHz。本發(fā)明提出了如下數(shù)據(jù)傳輸方式如果發(fā)射頻率為fl的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)11 ;如果發(fā)射頻率為f2的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)10 ;如果發(fā)射頻率為f3的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)01 ;如果發(fā)射頻率為f4的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)00。對(duì)于數(shù)據(jù)編碼的后兩位數(shù)據(jù)，為了進(jìn)ー步提高數(shù)據(jù)率，且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，可以將每T秒的時(shí)間周期發(fā)射的數(shù)據(jù)能量設(shè)定為四種不同的能量幅度Ax，分別為Al=6dBm、A2=3dBm、A3=0dBm、A4=_3dBm。上述的編碼規(guī)則決定了如下的數(shù)據(jù)傳輸方式
如果發(fā)射能量幅度為Al的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)11 ;如果發(fā)射能量幅度為A2的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)10 ;如果發(fā)射能量幅度為A3的短脈沖吋，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)01 ;如果發(fā)射能量幅度為A4的短脈沖時(shí)，代表該時(shí)間周期內(nèi)傳
7輸數(shù)據(jù)00。按照上述對(duì)于數(shù)據(jù)前兩位和后兩位編碼的方式，在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)可以傳輸四位數(shù)據(jù)，該四位數(shù)據(jù)具體編碼方式為
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1111”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期T秒內(nèi)的頻率為fl=5. 5GHz、能量幅度為Al=6dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1110”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期fl=5. 5GHz、能量幅度為A2=3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1101”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期fl=5. 5GHz、能量幅度為A3=0dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1100”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期fl=5. 5GHz、能量幅度為A4=-3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1011”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f2=4. 9GHz、能量幅度為Al=6dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1010”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f2=4. 9GHz、能量幅度為A2=3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1001”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f2=4. 9GHz、能量幅度為A3=0dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“1000”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f2=4. 9GHz、能量幅度為A4=-3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0111”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f3=4. 3GHz、能量幅度為Al=6dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0110”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f3=4. 3GHz、能量幅度為A2=3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0101”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f3=4. 3GHz、能量幅度為A3=0dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0100”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f3=4. 3GHz、能量幅度為A4=-3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0011”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f4=3. 7GHz、能量幅度為Al=6dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0010”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f4=3. 7GHz、能量幅度為A2=3dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0001”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f4=3. 7GHz、能量幅度為A3=0dBm的短脈沖信號(hào)；
當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)為“0000”編碼時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)域波形為在單位時(shí)間周期f4=3. 7GHz、能量幅度為A4=-3dBm的短脈沖信號(hào)。請(qǐng)參閱圖4，圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中的超寬帶短脈沖系統(tǒng)中通過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸編碼方式和高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式所傳輸數(shù)據(jù)碼流的比較。假設(shè)圖4中所示的兩種超寬帶短脈沖系統(tǒng)傳輸方式均在4個(gè)單位時(shí)間周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。
T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為T秒內(nèi)的頻率為
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首先來看傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸編碼方式。假設(shè)單位時(shí)間周期為T=Iu秒，那么如果單位時(shí)間周期內(nèi)只傳輸ー種頻率的短脈沖的話，整個(gè)短脈沖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率為1MHz。如圖4所示，在第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)存在ー個(gè)短脈沖，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為I ;在第二個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)不存在短脈沖，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為O ;在第三個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)存在一個(gè)短脈沖，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為I ;在第四個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)存在ー個(gè)短脈沖，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為I。所以，在這四個(gè)単位時(shí)間周期(4us)內(nèi)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流為“1011”。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸編碼方式每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率為1MHz。再來看高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式是如何提高數(shù)據(jù)傳輸速率的。同樣，假設(shè)単位時(shí)間周期為T=Iu秒。如圖4所示，在第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸了ー個(gè)頻率為f2=4. 9GHz、能量幅度為A2=3dBm的短脈沖信號(hào)，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為1010 ;在第二個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸了一個(gè)頻率為Π=5. 5GHz、能量幅度為Al=6dBm的短脈沖信號(hào)，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為1111 ;在第三個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸了ー個(gè)頻率為f4=3. 7GHz、能量幅度為A4=-3dBm的短脈沖信號(hào)，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為0000 ;在第四個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸了ー個(gè)頻率為f3=4. 3GHz、能量幅度為A3=0dBm的短脈沖信號(hào)，因此傳輸數(shù)據(jù)碼為0101。所以，在這四個(gè)単位時(shí)間周期(4us)內(nèi)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流為“1010111100000101”。本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率為4MHz。由此可見，通過上述數(shù)據(jù)傳輸編碼方式以后，相對(duì)于原來在単位時(shí)間周期T秒內(nèi)只傳輸ー種特定頻率的短脈沖(即數(shù)據(jù)率為1/T Hz)，該高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式能夠使得數(shù)據(jù)率從1/T Hz提高至4倍，即4/T Hz，其大幅提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，是ー種高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式。上述高速數(shù)據(jù)傳輸編碼方式傳輸數(shù)據(jù)的方法可以通過編解碼模塊實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參閱圖5，圖5為包含本發(fā)明編碼模塊的超寬帶短脈沖系統(tǒng)發(fā)射機(jī)電路示意圖。如圖所示，該編碼模塊3包括超寬帶短脈沖生成子模塊和發(fā)射子模塊33 ;超寬帶短脈沖生成子模塊包括頻率生成單元31和頻率幅值生成單元32 ;頻率生成單元31用于在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，根據(jù)接收到M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有特定頻率fi的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N;所述特定頻率fi取值于f I到f j的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N。頻率幅值生成單元32與頻率生成單元31相連，用于根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，y為2M_N，且特定頻率幅值A(chǔ)取值于Al到Ay的本征信號(hào)集中。發(fā)射子模塊33在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將所述超寬帶短脈沖生成子模塊生成的ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去。再請(qǐng)參閱圖5，具體地，在本實(shí)施例中，頻率幅值生成單元31為鎖相環(huán)(Phase-locked loop，簡(jiǎn)稱PLL)電路，頻率幅值生成単元32為功率放大器電路。鎖相環(huán)電路接收輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，產(chǎn)生特定頻率fi，該特定頻率fi取自于H、f2、f3和f4的本征信號(hào)集中，并將輸入數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行兩位頻率編碼后，交給功率放大器(Power Amplifier)電路。功率放大器電路受4位幅度控制位控制，產(chǎn)生特定頻率幅值A(chǔ)x，該特定頻率幅值A(chǔ)x取值于Al到A4的本征信號(hào)集中，從而將輸入數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行兩位幅度編碼，最終信號(hào)通過天線發(fā)射出去。請(qǐng)參閱圖6，圖6為包含本發(fā)明解碼模塊的超寬帶短脈沖系統(tǒng)接收機(jī)電路示意圖。如圖所示，解碼模塊4，包括接收子模塊41和數(shù)據(jù)流還原子模塊42。接收子模41在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈沖；數(shù)據(jù)流還原子模塊42根據(jù)超寬帶短脈沖的特定頻率fi，還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，以及根據(jù)超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。
在本實(shí)施例中，接收子模塊41為天線，數(shù)據(jù)流還原子模塊42包括低噪聲放大器、混頻器、鎖相環(huán)電路和幅度比較器。下面還是以M設(shè)置為4，N設(shè)置為2為例進(jìn)行說明。具體地，由天線接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)首先經(jīng)過低噪聲放大器(LNA)放大，然后交給混頻器進(jìn)行頻率解碼?；祛l器的本征頻率通過鎖相環(huán)電路產(chǎn)生，該鎖相環(huán)電路可以產(chǎn)生H、f2、f3、f4的本征信號(hào)，從而能將不同頻率的信號(hào)區(qū)分，并挑出實(shí)際頻率的信號(hào)交給幅度比較器，完成兩位頻率解碼。幅度比較器能對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅度比較，并對(duì)接收到的信號(hào)區(qū)分出6dBm、3dBm、0dBm、-3dBm的幅度大小,完成兩位幅度解碼。通過頻率解碼和幅度解碼，能將最終的實(shí)際數(shù)字信號(hào)正確輸出。綜上所述，本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)傳輸編解碼方式，可以在不增加電路復(fù)雜度的情況下實(shí)現(xiàn)4倍的數(shù)據(jù)率提升，無疑對(duì)于超寬帶短脈沖系統(tǒng)來說是非常具有實(shí)用價(jià)值和吸引力的。以上所述的僅為本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其特征在于，所述的編碼方法包括如下步驟 步驟Sll :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成ー個(gè)具有特定頻率fi的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N ;所述特定頻率fi取值于Π到fj的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N ； 步驟S12 :根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，y為2M_N;所述特定頻率幅值A(chǔ)取值于Al到Ay的本征信號(hào)集中； 步驟S13 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將ー個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去； 所述的解碼方法為與上述編碼方法相對(duì)應(yīng)，其包括如下步驟 步驟S21 :在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收所述特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈沖； 步驟S22 :根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定頻率fi，還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)； 步驟S23 :根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其特征在于，所述N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的前N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)為M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的后N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其特征在于，所述M為4，N為2 ;所述特定頻率的集合為fl、f2、f3以及f4 ;所述特定頻率的幅值集合為Al、A2、A3 以及 A4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其特征在于，所述超寬帶短脈沖的特定頻率為fl=5. 5GHz、f2=4. 9GHz、f3=4. 3GHz 或 f4=3. 7GHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法，其特征在干，所述超寬帶短脈沖特定頻率的幅值為Al=6dBm、A2=3dBm、A3=0dBm或A4=_3dBm。
7.ー種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼模塊，其特征在干，所述的編解碼模塊包括編碼模塊和解碼模塊；其中，所述編碼模塊包括 超寬帶短脈沖生成子模塊，其包括 頻率生成単元，其用于在每単位時(shí)間周期T秒內(nèi)，根據(jù)接收到M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有特定頻率fi的超寬帶短脈沖；其中，M為大于等于2的正整數(shù)，N為大于等于I的正整數(shù)，M大于N ;所述特定頻率fi取值于Π到fj的本征信號(hào)集，i和j為正整數(shù)，且j為2N; 頻率幅值生成単元，與所述頻率生成単元相連；其用于根據(jù)剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成所述具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x ;其中，X的取值范圍為I到y(tǒng)的正整數(shù)，I為2M-N ；發(fā)射子模塊，其在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，將所述超寬帶短脈沖生成子模塊生成的一個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去； 所述解碼模塊，包括 接收子模塊其在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收所述特定頻率fi和幅值A(chǔ)x的超寬帶短脈沖； 數(shù)據(jù)流還原子模塊，其根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定頻率f i ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述超寬帶短脈沖的特定幅值A(chǔ)x ;還原生成具有M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流中剩下的M-N位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)；從而形成在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)M位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸編解碼模塊，其特征在干，所述頻率生成単元包括鎖相環(huán)電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸編解碼模塊，其特征在干，所述頻率幅值生成単元包括功率放大器電路，所述功率放大器電路受M-N位幅度控制位控制，將輸入信號(hào)進(jìn)行2M_N位幅度編碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸編解碼模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)流還原子模塊包括低噪聲放大器、混頻器、鎖相環(huán)電路和幅度比較器，經(jīng)所述放大器放大的數(shù)據(jù)交給所述混頻器進(jìn)行頻率解碼，最后交給所述幅度比較器進(jìn)行幅度解碼；其中，所述混頻器的本征頻率通過鎖相環(huán)電路產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種超寬帶短脈沖數(shù)據(jù)傳輸編解碼方法及編解碼模塊，該編碼方法包括在每單位時(shí)間周期T秒內(nèi)，接收M位二進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的N位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，生成具有一個(gè)特定頻率fi的超寬帶短脈沖，根據(jù)剩下的M-N位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定并生成該具有特定頻率fi超寬帶短脈沖的幅值A(chǔ)x，最后將一個(gè)具有特定頻率fi和幅值的超寬帶短脈沖發(fā)射出去。該解碼方法為與上述編碼方法相對(duì)應(yīng)。因此，本發(fā)明的可以在不增加電路復(fù)雜度的情況下，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸率相較，提升了四倍的傳輸率，無疑對(duì)于超寬帶短脈沖系統(tǒng)來說是非常具有實(shí)用價(jià)值和吸引力。
文檔編號(hào)H04B1/7163GK102916727SQ20121035303
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者李琛 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司