可降低信号功率频谱密度的编解码方法及其相关装置的制作方法

专利名称：可降低信号功率频谱密度的编解码方法及其相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可降低信号功率频谱密度的编解码方法及其相关装置， 尤其是涉及一种可根据实际数据格式以参数化调整所需填充的冗余位，且不 需额外信号脚位指示编码模式的一种可降低信号功率频谱密度的编解码方 法及其相关装置。
背景技术：
随着半导体技术的进步，晶体管速度与效能不断的提升，使得集成电路 芯片单位时间可处理的数据量也日益增多。因此，对于各种集成电路芯片间 的数据传输，势必需要一个有效的数据传输系统来完成。现今二进制数据传
输系统大致可区分为两种 一种以单端电压形式来传输数据信号，如晶体 管 - 晶体管逻辑〈Transistor-Transistor Logic, TTL〉接口，而另一种则 是以双端差动电压或电流形式来传输数据信号，如低电压差动信号〈low voltage differential signal, LVDS〉接口 、低摆幅差动信号〈reduced swing differential signal, RSDS 〉及孩W氐电压差动信号〈mini low voltage differential signal, mini-LVDS〉接口等。
由于在二进制传输系统中所传输的数字数据会在G与1之间随机地交替 变化，使得信号传输线上的电子信号也随之不断地上下摆动，因此存在于信 号传输线上分属不同频段的谐波成分〈Harmonics >，便容易以电磁波的形式， 通过系统的天线效应辐射出来，因而导致电；兹干扰〈Electromagnetic Interference, EMI 〉及电磁兼容性〈Electromagnet ic Compat ibi 1 i ty， EMC〉 问题的产生。因此，为了改善上述问题， 一般可设法降低所传输的信号在0 与1之间连续变换的次数来实现。然而，在现有技术中，类似的做法往往需 要花费许多额外的系统开支，举例来说若以最小化传输差分信号 (Transition Minimized Differential Signaling, TMDS 〉编码方式来传 输数据，每传送8个数据位需额外加入2个冗余位〈Overhead),而其所增 加冗余位的个数无法根据所传送数据的数据格式〈Pattern〉来加以参数化调整。另一方面，如美国专利6628256所提出的方法，则需要额外的信号脚 位来表示信号的编码模式或状态。如此一来，不但增加系统成本，信号脚位 的电压摆动也容易产生电磁波辐射，导致系统不符合安规的问题。发明内容因此，本发明的主要目的即在于提供一种可降低信号功率频语密度的编 解码方法及其相关装置。本发明披露一种用于一二进制数据传输系统的编码方法，该编码方法包 含有接收一二进制数据；以一第一编码模式，对该二进制数据进行编码； 当该第 一编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数达到一第 一阈 值时，切换为以一第二编码模式，对该二进制数据中尚未被编码的数据进行 编码；以及输出该第 一编码模式及该第二编码模式所对应的编码结果。本发明还披露一种用于一二进制数据传输系统的编码方法，该编码方法 包含有接收一二进制数据；根据该二进制数据的位连续静止的数量，在位 数值改变时，填充一预设数量的冗余位至对应的位，以产生一编码结果；以 及输出该编码结果。本发明还披露一种可降低信号功率频谱密度的编码方法，用于一二进制 数据传输系统，该编码方法包含有接收一二进制数据；对该二进制数据进 行自适应模式追踪编码，以产生一第一编码结果；对该第一编码结果进行冗 余位填充编码，以产生一第二编码结果；对该第二编码结果进行恢复位静止 状态编码，以产生一第三编码结果；以及输出该第三编码结果。


图1为本发明一自适应模式追踪编码的编码流程的示意图。图2为一二进制数据与对应的编码结果的逻辑真值表示意图。图3~图6为本发明自适应模式追踪编码的实施例示意图。图7及图8分别为原始数据及对应的编码结果的信号功率频谱密度的示意图。图9为本发明一自适应模式追踪解码的解码流程的示意图。图IO为本发明一用于自适应模式追踪编码的编码装置的功能方块图。图11为本发明一用于自适应模式追踪解码的解码装置的功能方块图。 图12为本发明一冗余位填充编码的编码流程的示意图。图13、图14为本发明冗余位填充编码的实施例示意图。图15为本发明一冗余位填充解码的解码流程的示意图。图16为本发明一用于冗余位填充编码的编码单元的示意图。图17为本发明一用于冗余位填充解码的解码单元的示意图。图18为本发明一恢复位静止状态编码的编码流程的示意图。图19~21为本发明恢复位静止状态编码的实施例示意图。图22为本发明一恢复位静止状态解码的解码流程的示意图。图23为本发明一用于恢复位静止状态编码的编码装置的示意图。图24为本发明一用于恢复位静止状态解码的解码装置的示意图。图25为本发明一可降低信号功率频谦密度的编码流程的示意图。图26为本发明一可降低信号功率频谦密度的解码流程的示意图。图27为本发明一可降低信号功率频谱密度的编码装置的功能方块图。图28为本发明一可降低信号功率频谱密度的解码装置的功能方块图。附图符号说明10、 30、 50、 70 编码流程 20、 40、 60、 80 解码流程100、 110、 120、 130、 140、 150、 160、 200、 210、 220、 230、 240、 250、 260、 300、 310、 320、 330、 340、 400、 410、 420、 430、 440、 500、 510、 520、 530、 540、 600、 610、 620、 630、 640、 700、 710、 720、 730、 740、 750、 760、 800、 810、 820、 830、 840、 850、 860 步骤c[i]、 e[i]、 p[i]、 h[i] 二进制数据model-th、 mode2 — th、 tg — stop、 sleep—th、 dsleep—th 阈值 sleep_pad、 dsleep_pad 冗余位个数 padding — Iimit、 sleep—pad—1 imit 上卩艮值 N位个数1100、 2200、 2700 编码装置1110、 1210、 2210、 2310、 2710、 2810接收单元1120、 1600、 2220 编码单元1130、 1230、 2230、 2330、 2750、 2850输出单元1200、 2300解码装置1220、 1700、 2320解码单元1610、 1710接收端1630、 1730输出端1620、 2730冗余位填充单元1720、 2830冗余位删除单元2720自适应;f莫式追踪编码单元2740恢复位静止状态编码单元2820恢复位静止状态解码单元2840自适应模式追踪解码单元具体实施方式
自适应模式追踪编/解码请参考图1,图1为本发明一 自适应模式追踪编码〈Adaptive Mode Tracking Encoding, AMTE〉的编码流牙呈10的示意图。编码流牙呈10用于一 二进制数据传输系统，其包含有下列步骤步骤100:开始。步骤110:接收一二进制数据。步骤120:以一第一编码模式，对该二进制数据进行编码。步骤130:当该第一编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数 达到一第一阈值时，切换为以一第二编码模式，对该二进制数据中尚未被编 码的数据进行编码。步骤140:当该第二编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数 达到一第二阈值时，切换为以一第三编码模式，对该二进制数据中尚未被编 码的数据进行编码。步骤150:输出对应的编码结果。步骤16G:结束。根据编码流程10，本发明自适应模式编码在接收二进制数据后，先根据 第 一编码模式对二进制数据进行编码，接着当第 一编码模式所对应的编码结 果的位数值连续变动次数达到第一阈值时，切换为以第二编码模式，对二进制数据中尚未被编码的数据进行编码。同样地，当第二编码模式所对应的编 码结果的位数值连续变动次数达到 一第二阈值时，切换为以第三编码模式， 对二进制数据中尚未被编码的数据进行编码。其中，第三编码模式较佳地可 为第一编码^^莫式。在本发明中，第一编码模式较佳地在二进制数据的位数值处于连续静止 状态时，若二进制数据的一当前位的值等于一现有位的值，则输出一位，其值等于现有编码结果位的值；相反地，若当前位的值不等于现有位的值时， 输出另一位，其值不等于现有编码结果位的值。另外，第二编码模式较佳地 在二进制数据的位数值处于连续变动状态时，若二进制数据的一当前位的值 等于一现有位的值时，输出一位，其值不等于该现有编码结果位的值；相反 地，若当前位的值不等于现有位的值时，输出一位，其值相等于现有编码结 果位的值。其中，第一个编码结果位的值较佳地可为所接收的第一个二进制 数据位的值。因此，若以c[i-1]、 c[i]分别表示原始二进制数据的第i-l个与第i 个位的值，而以e[i-1]、 e[i]分别表示对应的编码结果第i-l个与第i个位 的值，则上述第一编码模式所对应的编码结果可以下式表示e[i]-(c[i] X0R c[i-l]) X0R e[i-l]其中，XOR代表逻辑异或运算〈ExclusiveOR〉，且i大于1。另一方面， 上述第二编码模式所对应的编码结果可以下式表示 e[i]-(c[i] X0R c[i-1]) XN0R e[i-l]其中，XNOR代表逻辑异或非运算(Exclusive N0R〉，且i大于l,相关 真值表可参考图2。请参考图3，图3为本发明自适应模式追踪编码的一实施例示意图。在 图3中，c[i]与e[i]分别代表原始数据及对应的编码结果，model-th及 mode2_th分别代表第一阈值及第二阈值，而N则代表二进制数据的位个数。 由上述可知，当根据编码流程10对所接收的二进制数据c [i]进行自适应模 式编码时，首先会以第一编码模式进行编码，并当所对应的编码结果e[i] 的位数值连续变动次数到达第一阈值model —th时，切换为以第二编码模式 对原始数据c[i]中尚未被编码的数据进行编码；当编码结果e[i]的位数值 连续变动次数到达第二阈值mode2-th时，再切换为以第一编码模式进行编 码，以此类推。如图3所示，由于第一阈值model-th及第二阔值mode2 — th分别预设为4与2,因此当以第一编码模式对原始数据c[U编码至第5个位 c[5]时，将切换为以第二编码模式对原始数据c[i]进行编码。同理，当以第 二编码才莫式编码至第11个位c[ll]时，由于对应的编码结果e[7] e[ll]的 位连续变动次数已达到第二阈值mode2 —th，所以由第12个位c[12]开始切 换回以第一编码模式进行编码，直到二进制数据c [i]的所有位都完成编码为 止。因此，本发明自适应模式编码可根据原始数据c[i]的位数值交替变动 的程度，自动追踪切换至最佳的编码模式，以減少输出的数据位e[i]在0 与l之间交替变动的次数。例如图3中的数据位c[l] -c[9]处于连续变动 的状态，其适合以适用于连续变动状态的第二编码模式进行编码，因此当对 应的编码结果e[i]的位连续变动次数达到第一阈值model —th时，自动切换 至以第二编码模式进行编码。同样地，由于数据位c[9] c[16]处于连续静 止状态，其适合以适用于连续静止状态的第一编码模式进行编码，因此当对 应的编码结果e[i]的位连续变动次数达到第二阈值mode2-th时，自动切换 回以第一编码模式进行编码。因此，通过本发明自适应模式编码的编码方法， 除了对应的编码结果e [i]在0与1之间交替变动的次数可大幅地减少外，本 发明还可根据位数值交替变动的程度，自动追踪切换至最佳的编码模式。如 此一来，本发明不需要额外的信号脚位来指示编码模式的变换，相较于现有 技术可有效的减少系统开支，进而节省生产成本。值得注意的是，上述的第一阈值model — th及第二阈值mode2 — th可根据 实际的数据格式作适当的修改，并不局限于特定的数值。请继续参考图4 ~ 6, 图4~6为本发明自适应模式追踪编码的其它实施例示意图。图4说明了当 原始数据c[i]由静止状态转变为连续变动状态时，编码结果e[i]及对应的 编码模式的切换情形。在图4中，原始数据c[l] c[8]处于静止状态，而原 始数据c[9] c[16]则处于连续变动状态。由于先以第一编码^^式进行编码， 因此编码结果e[l] e[8]如同原始数据c[l] c[8]处于静止状态，而编码 结果e[9] e[12]如同原始数据c[9] c[12]处于连续变动状态。接着，在 第13个位c[13]时，本发明可根据第一阈值model-th追踪到位连续变动的 状态，并据以切换至第二编码模式。如图4所示，此时对应的编码结果 e[13] e[16]则从变动状态转变为静止的状态。同理，请继续参考图5,图 5说明了当原始数据c [i]全处于静止状态时编码结果e [i]及，对应的编码模式的切换情形。如图5所示，由于原始数据C[i]全处于静止状态，因此其都 会以适用于连续静止状态的第 一编码模式进行编码，而所对应的编码结果e[i]也全处于静止状态。请继续参考图6,图6说明了当切换为以第二编码 模式编码后，若原始数据c[i]出现暂时性的静止状态，编码结果e[i]及对 应的编码模式的切换情形。如图6所示，由于原始数据c[l] c[5]处于连续 变动状态，因此当达到第一阈值model-th时，切换为以适用于连续变动状 态的第二编码模式进行编码。此时，若原始数据c[i]出现暂时性的静止状态 时，如原始数据c[6] c[8]及c[11] ~c[13]，由于对应的编码结果e [i] 的位连续变动次数还没达到第二阔值mode2_th，故仍维持以第二编码模式编 码。因此，本发明自适应模式追踪编码可大幅降低所传输数据在0与1之间 交替变动的次数，进而降低信号的功率频谱密度〈Power Spectral Density, PSD〉。请参考图7及图8,图7及图8分别为原始数据c[i]及对应的编码结 果e[i]的信号功率频谱密度的示意图。原始数据c[i]为0/1不断交替出现 的数据格式，亦即处于连续变动的状态，而编码结果e[i]则是通过本发明自 适应模式追踪编码所产生的编码结果。若以方波形式传输100个位为例 〈N=100〉，令位传送速率〈Bit Rate 〉 Rb为100 Mbps，而分析用取样率 〈Samp 1 ing Rate 〉Fs为位传送速率的100倍，并使用业界所已知的Welch PSD 预估分析法，则如图7及图8所示，比较原始数据c[i]及编码结果e[i]的 功率频谱密度可发现各个频段上的功率峰值皆大幅地下降。特别是，当所传 输位数目越大时，功率峰值将下降越多。请参考图10，图IO为本发明一实施例用于自适应模式追踪编码的编码 装置1100的功能方块图。编码装置1100用来实现编码流程10,可设置于一 二进制传输系统的传送端，其包含有一接收单元1110、 一编码单元1120及 一输出单元1130。接收单元1110及输出单元1130分别用来接收原始数据 c [ i]及输出对应的编码结果e [i]。编码单元1120耦接于接收单元1110及输 出单元1130之间，用来根据位连续变动的程度，自动切换以第一编码模式 或第二编码模式对原始数据c[i]进行编码，以产生编码结果e[i]。因此， 当二进制传输系统欲传送数据时，本发明可通过编码装置IIOO对原始数据 c[i]编码，产生编码结果e[i]进行传输，以降低传输信号的功率频谱密度。 此外，由于编码装置1100可根据位数值交替变动的程度，自动切换至适合的编码模式进行编码，因此其不需要额外的脚位来指示编码模式的变换。值 得注意的是，编码单元1120可以通过任何硬件或是固件的方式实现，例如 以逻辑电路来实现，只要具有相同的功能皆属本发明的范畴。此外，由于本发明自适应模式追踪编码根据位连续变动的程度，自动追 踪切换至最适合的编码模式，因此在解码时也可依据相同的规则进行解码。请参考图9,图9为本发明一自适应模式追踪解码〈Adaptive Mode Tracking Decoding)的解码流程20的示意图。解码流程20对应于编码流程10,其包含有下列步骤步骤2GG:开始。步骤210:接收一二进制数据。步骤220:以第一解码模式，对该二进制数据进行解码。步骤230:当所接收的二进制数据的位数值连续变动次数达到第一阈值 时，切换为以第二解码模式，对该二进制数据中尚未被解码的数据进行解码。步骤240:当所接收的二进制数据的位数值连续变动次数达到第二阈值 时，切换为以第一解码模式，对该二进制数据中尚未被解码的数据进行解码。步骤250:输出对应的解码结果。步骤260:结束。根据解码流程20,本发明自适应模式解码在接收二进制数据后，首先 根据第一解码模式对二进制数据进行解码，其中第一个解码结果位的值较佳 地可为所接收的第一个二进制数据位的值。接着，当所接收的二进制数据的 位数值连续变动次数达到第一阔值时，切换为以第二解码模式，对二进制数 据中尚未被解码的数据进行解码。同样地，当所接收的二进制数据的位数值 连续变动次数达到第二阈值时，切换回以第一解码模式，对二进制数据中尚 未被解码的数据进行解码。以此类推，直到二进制数据的所有位都完成解码 为止。其中，第一解码模式及第二解码模式对应于上述的第一编码模式及第 二编码模式，其操作类似于第一编码模式及第二编码模式，在此不再赘述。 如此一来，解码流程20可根据位数值交替变动的程度，自动切换至适合的 解码模式，解码出对应的原始数据，而不需要额外的脚位指示所需的解码模 式。较佳地，解码流程20中二进制数据可以是上述的编码结果e[i],而第 一阈值及第二阈值可设定为相同于编码时所预设的第一阈值model —th及第 二阈值mode2-th。因此，通过解码流程20,编码结果e [i]可被还原为相对请继续参考图11,图11为本发明一用于自适应模式追踪解码的解码装置1200的功能方块图。解码装置1200用来实现解码流程20，可设置于一二 进制传输系统的接收端，其包含有一接收单元1210、 一解码单元1220及一 输出单元1230。接收单元1110及输出单元1130分别用来接收一二进制数据 e[i]及输出一对应的解码结果c[i]。解码单元1120耦接于接收单元1110 及输出单元1130之间，用来根据位连续变动的程度，自动切换以第一解码 模式或第二解码模式对二进制数据e[i]进行解码，以产生解码结果c[i]。 因此，当二进制传输系统接收到二进制数据e[i]时，通过设定与编码时相同 的参数，解码装置1200可根据二进制数据e U]还原为对应的原始数据c [i]。 当然，解码单元1220也可以通过任何硬件或是固件的方式实现，例如以逻 辑电路来实现，只要具有相同的功能皆属本发明的范畴。综上所述，本发明自适应模式编解码方法除了可大幅地减少输出的数据 位e[i]在0与1之间交替变动的次数外，还可根据位数值连续变动的程度， 自动追踪到最佳的编码方式，因而不需要额外的信号脚位来指示编解码模式 的切换，相较于现有技术可有效的减少系统开支，进而节省生产成本。冗余位填充编/解码请参考图12,图12为本发明一冗余位填充编码〈Bit Stuffing Encoding)的编码流程30的示意图。编码流程30用于一二进制数据传输系 统，其包含有下列步骤步骤300:开始。步骤310:接收一二进制数据。步骤320:当该二进制数据的位数值连续变动次数达到一第三阈值时， 填充一冗余位至对应的位。步骤330:输出对应的编码结果。 步骤340:结束。才艮据编码流程30,本发明冗余位填充编码在接收二进制it据后，当二进制数据的位数值连续变动次数达到 一第三阈值时，填充一冗余位至对应的 位及输出对应的编码结果。较佳地，当所填充的冗余位个数达到一上限值时， 停止填充冗余位至二进制数据。因此，本发明冗余位填充编码用来当二进制 凄t据的位lt值连续不断变动时，通过填充冗余位的方式，减少位连续交替变动的次数，以避免传输信号时电磁噪声的产生。较佳地，本发明冗余位填充方法可用于辅助上述的自适应模式追踪编码，举例来说，请参考图13、图14,图13、图14为本发明冗余位填充编码 的实施例示意图。c [i]与e [i]分别代表原始数据及对应于自适应模式追踪编 码的编码结果，tg-stop及padding—limit分别代表第三阈值及上限值，而 P[i]则代表对应于编码流程30的编码结果。如图13所示，在某些特定且唯 一的数据格式〈Pattern〉中，原始数据c [i]经由自适应模式追踪编码后， 其对应的编码结果e[i]的位数值存在连续不断地交替变动的情形。因此，本 发明冗余位填充编码可在编码结果e [i]的位数值连续变动次数达到第三阈 值tg-stop时，填充一冗余位至对应的位，其值相等于对应的位的值，以緩 和位连续变动的情况，并进而输出编码结果p [i]。如图所示，分別在位e[5]、 e[9]及e[13]填充一冗余位后，编码结果e [i]位连续不断变动的情形可有 效地被改善。请继续参考图14,图14说明了当所填充的冗余位个数达到上 限值padding —limit时，停止填充冗余位的情形。在此实施例中，除了上限 值padding_limit调整为2之外，其余参数皆与图13中相同。因此，如图 14所示，即使位e[10] e[16]的位连续变动次数到达第三阈值tg-stop,但 由于所填充的冗余位个数已达上限值padding—limit，故停止冗余位的填充。 请注意，第三阈值tg-stop及上限值padding — limit都可根据实际需求来加 以参数化调整，并不局限于此。请参考图16，图16为本发明一用于冗余位填充编码的编码单元1600 的示意图。编码单元1600用来实现编码流程30,其较佳地可耦接于编码装 置1100的编码单元1120及输出单元1130之间，包含有一接收端1610、 一 冗余位填充单元1620及一输出端1630。接收端1610及输出端1630分别用 来接收编码装置1100所输出的编码结果e [ i]及输出对应的编码结果p [ i]。 冗余位填充单元1620耦接于接收端1610及输出端1630之间，用来对二进 制数据e[i]进行冗余位填充编码，以产生对应的编码结果p[i]。因此，当 编码装置1100所输出的编码结果e[i]仍存在位连续变动时，编码单元1600 可通过填充冗余位的方式，减少位连续变动的次数，以降低传输信号的功率 频谱密度。当然，编码单元1600可以通过任何硬件或是固件的方式实现， 例如以逻辑电路来实现，只要具有相同的功能皆属本发明的范畴。此外，由于本发明冗余位填充编码是根据二进制数据的位数值连续变动次数，填充冗余位至对应的位的，因此解码时也可依据相同的规则进行解码。
请参考图15,图15为本发明一冗余位填充解码〈Bit Stuffing Decoding) 的解码流程40的示意图。解码流程40对应于编码流程30,其包含有下列步 骤
步骤400:开始。
步骤410:接收一二进制数据。
步骤420:当该二进制数据的位数值连续变动次数达到一第三阈值时， 由对应的位删除一冗余位，以产生一解码结果。 步骤430:输出对应的解码结果。 步骤440:结束。
根据解码流程40,本发明冗余位填充解码在接收二进制数据后，当二 进制数据的位数值连续变动次数达到第三阈值时，由对应的位删除一冗余 位，以产生一解码结果。此外，当所删除的冗余位个数达到一上限值时，停 止由二进制数据删除冗余位。较佳地，二进制数据可以是上述的编码结果 p[i],而第三阈值及上限值可设定为相同于编码时所预设的第三阈值 tg-stop及上限值padding — limit。如此一来，二进制数据p [i]可通过解码 流程40,解码出相对应的原始数据e[i]。
请参考图17，图17为本发明一用于冗余位填充解码的解码单元1700 的示意图。解码单元1700用来实现解码流程40，其较佳地可耦接于解码装 置1200的接收单元1210及解码单元1220之间，包含有一接收端1710、 一 冗余位删除单元1720及一输出端1730。接收端1710及输出端1730分别用 来接收要解码的二进制数据p[i]及输出对应的解码结果e[i]。冗余位删除 单元1720耦接于接收端1710及输出端1730之间，用来对二进制数据p[i] 进行冗余位填充解码，以产生对应的编码结果e[i]。因此，通过设定与编码 时相同的参数，解码单元1700可根据所接收的二进制数据p[i]，解码出对 应于自动模式追踪编码的编码结果e [i],以供解码装置1200进行自动模式 追踪解码。当然，解码单元1700可以通过任何硬件或是固件的方式实现， 例如以逻辑电路来实现，只要具有相同的功能都属本发明的范畴。
因此，本发明的冗余位填充编解码方法是用来在所接收的二进制数据的 位数值不断交替变动时，通过填充冗余位的方式，减少位连续变动的次数， 以避免信号传输时电磁噪声的产生。较佳地，本发明的冗余位填充编解码方法可用来辅助上述的自适应模式追踪编解码方法，以有效降低传输数据信号 的功率频谱密度。
恢复位静止状态编/解码
请参考图18,图18为本发明一恢复位静止状态编码〈Resume Encoding) 的编码流程50的示意图。编码流程50用于一二进制数据传输系统，其包含 有下列步骤
步骤500:开始。
步骤510:接收一二进制数据。
步骤520:根据该二进制数据的位连续静止的数量，在位数值改变时， 填充一预设数量的冗余位至对应的位，以产生一编码结果。 步骤530:输出该编码结果。 步骤540:结束。
根据编码流程50，本发明恢复位静止状态编码是在接收二进制数据时， 根据二进制数据的位连续静止的数量，在位数值改变时，填充一预设数量的 冗余位至对应的位，以产生对应的编码结果。其中，该预设数量的冗余位的 值相等于该对应位的值。此外，当所填充的冗余位的数量大于一上限值时， 则停止填充冗余位。较佳地，本发明可预设一第四阈值及一第五阈值，其中 第四阈值小于第五阈值。因此，当位数值改变时，若二进制数据的位连续静 止数量超过第四阈值而未达到第五阈值时，则填充一第 一预设数量的冗余 位；而若位连续静止数量超过第五阈值时，则填充一第二预设数量的冗余位。
因此，本发明可用来于所接收的二进制数据从一位静止状态进入另一位 静止状态或是进入一短暂位静止状态时，根据连续静止位的数量填充第 一预 设数量或第二预设数量的冗余位，以避免位静止状态的短暂改变，导致传输 信号的功率频谱密度上升，进而增加高频噪声的干扰。
请参考图19~21，图19~21为本发明恢复位静止状态编码的实施例示 意图。c[i]代表原始二进制数据，而h[i]则代表通过编码流程50所对应的 编码结果。此外，sleep-th及dsleep—th分别代表第四阈值及第五阈值， sle印-pad及dsleep-pad则分别代表第一预设数量及第二预设数量的冗余 位个数，而sle印—pad-limit则代表可填充的冗余位个数的上限值。如图19 所示，当二进制数据c[i]由一位静止状态进入另一位静止状态时，即位数值 由0变为1时，由于其位连续静止数量已超过第五阁值dsleep-th,因此对应的编码结果h[i]需填充第二预设数量dsleep—pad的冗余位至对应的位 〈位h[67]〉。同理，当第二次位状态发生改变时，即位数值由1变为0时， 由于二进制数据c[i]的位连续静止数量超过第四阈值sleep-th,但还未达 到第五阈值dsleep-th，则填充第一预设数量sleep—pad的冗余位至对应的 位〈位h[85]〉。最后，本发明编码流程50根据所填充的冗余位，输出对应 的编码结果h[i],以避免位状态的改变增加高频噪声的干扰。请继续参考图 20,图20说明了当所填充的冗余位的数量大于上限值sleep_pad_limit时， 停止填充冗余位的情形。在图20中，除了上限值sleep—pad-limit调整为3 的外，其余参数都与图19中相同。因此，如图20所示，即使二进制数据 c[67] c[84]的位连续静止数量已达到第四阈值sleep-th，但由于所填充的 冗余位个数已达上限值sleep-pad-limit,故当位状态改变时并不进行冗余 位的填充。请注意，上述的参数皆可根据实际需求来加以参数化调整，并不 局限于此。
另一方面，请参考图21, e[i]及p[i]分别代表对应于自适应模式追踪 编码及冗余位填充编码的编码结果。当二进制数据c[i]从一位静止状态进入 一短暂位静止状态时，由于位连续变动次数为1次，因此二进制数据c[i] 通过自适应模式追踪编码或冗余位填充编码所产生的编码结果e[i]及p[i] 仍会与原始二进制数据c[i]相同。因此，通过编码流程50，本发明可在位 数值改变时，根据位连续静止数量填充第一预设数量sleep-pad或第二预设 数量dsleep-pad的冗余位，以降低此种数据格式的功率频谱密度。如图21 所示，当二进制数据c[i]由一位静止状态进入一短暂位静止状态时，即位 c[6] -c[7]及位c[14] - c[15]时，通过填充第二预设数量dsleep—pad的冗 余位，以延长该短暂位静止状态，进而降低此种数据格式的功率频谱密度。
请参考图23，图23为本发明一用于恢复位静止状态编码的编码装置 2200的示意图。编码装置2200用来实现编码流程60，可设置于一二进制传 输系统的传送端，其包含有一接收单元2210、 一编码单元2220及一输出单 元2230。接收单元2210及输出单元2230分别用来接收要进行编码的二进制 数据p [ i ]及输出对应的编码结果h [ i ]。编码单元2220耦接于接收单元2210 及输出单元2230之间，用来对二进制数据p[i]进行恢复位静止状态编码， 以产生对应的编码结果h[i]。因此，编码装置2200可在二进制数据p[i]的 位数值改变时，即由一位静止状态进入另 一位静止状态或是进入一短暂位静止状态时，根据位连续静止数量，填充第一预设数量sleep-pad或第二预设 数量dsleep-pad的冗余位，以降低所传输信号的功率频谱密度。当然，编 码装置2200可以通过任何硬件或是固件的方式实现，例如以逻辑电路来实 现，只要具有相同的功能皆属本发明的范畴。
此外，由于本发明恢复位静止状态编码是根据位连续静止的数量，填充 预设数量的冗余位至对应的位，以产生对应的编码结果。因此，在解码时也 可依据相同的规则进行解码。请参考图22,图22为本发明一恢复位静止状 态解码〈Resume Decoding)的解码流程60的示意图。解码流程60对应于 编码流程50，其包含有下列步骤
步骤600:开始。
步骤610:接收一二进制数据。
步骤620:根据该二进制数据的位连续静止的数量，当位数值改变时， 由对应的位删除一预设数量的冗余位，以产生一解码结果。 步骤630:输出该编码结果。 步骤640:结束。
根据解码流程60，本发明恢复位静止状态解码是在接收二进制数据后， 根据二进制数据的位连续静止的数量，当位数值改变时，由对应的位删除一 预设数量的冗余位，以产生一解码结果。此外，当所删除的冗余位的数量大 于一上限值时，则停止删除冗余位。较佳地，本发明可预设一第四阈值及一 第五阈值，其中第四阈值小于第五阈值。因此，在位数值改变时，若二进制 数据的位连续静止数量超过第四阈值而未达到第五阔值时，则删除一第一预 设数量的冗余位；而若位连续静止数量超过第五阈值时，则删除一第二预设 数量的冗余位。此外，该二进制数据较佳地可以是上述的编码结果h[i],而 第四阈值、第五阈值、对应的第一预设数量、第二预设数量及上限值可设定 为相同于编码时所预设的参数。如此一来，二进制数据h[i]即可通过解码流 程60，解码出相对应的原始数据p[i]。
请参考图24,图24为本发明一用于恢复位静止状态解码的解码装置 2300的示意图。解码单元2300用来实现解码流程60,可设置于一二进制传 输系统的接收端，其包含有一接收单元2310、 一解码单元2320及一输出单 元2330。接收单元2310及输出单元2330分别用来接收一要解码的二进制数 据h [ i]及输出 一对应的解码结果p [ i]。解码单元2320耦接于接收单元2310及输出单元2330之间，用来对二进制数据h[i]进行恢复位静止状态解码， 以产生对应的编码结果p[i]。因此，通过设定与编码时相同的参数，解码装 置2300可根据所接收的二进制数据h[i]，解码出对应的原始数据p[i]。当 然，解码装置2300可以通过任何硬件或是固件的方式实现，例如以逻辑电 路来实现，只要具有相同的功能皆属本发明的范畴。
综上所述，本发明恢复位静止状态的编解码方法在所接收的二进制数据 的位变动次数为 一次时，亦即由 一位静止状态进入另 一位静止状态或是进入 一短暂位静止状态时，通过填充第一预设数量或第二预设数量的冗余位，以 延长位静止状态，降低所传输信号的功率频谱密度。
应用
本发明恢复位静止状态编码可与前述的自适应模式追踪编码及冗余位 填充编码互相搭配使用，以获得一最佳的数据格式，使得所传输信号的功率 频谱密度降到最低，进而改善系统安规的问题。因此，请参考图25，图25 为本发明一可降低信号功率频谱密度的编码流程70的示意图。编码流程70 用于一二进制传输系统，其包含有下列步骤
步骤7G0:开始。
步骤710:接收一二进制数据。
步骤720:对该二进制数据进行自适应模式追踪编码，以产生一第一编 码结果。
步骤730:对该第一编码结果进行冗余位填充编码，以产生一第二编码 结果。
步骤740:对该第二编码结果进行恢复位静止状态编码，以产生一第三 编码结果。
步骤750:输出该第三编码结果。 步骤760:结束。
根据编码流程70,本发明可降低信号功率频i普密度的编码方法是在接 收二进制数据后，依序对二进制数据进行自适应模式追踪编码、冗余位填充 编码及恢复位静止状态编码，以输出对应的编码结果。其中，步骤720至步 骤740中的自适应模式追踪编码、冗余位填充编码及恢复位静止状态编码的 相关操作，类似于前述的编码流程10、 30及50,在此不赘述。因此，本发 明可降低信号功率频谱密度的编码方法是通过自适应模式追踪编码，根据位连续变动的程度，自动追踪切换至最佳的编码模式，产生第一编码结果以减 少二进制数据在0与1的间连续变动的次数；而当第一编码结果仍存在位连
续变动的情形时，本发明可通过冗余位填充编码，通过填充冗余位的方式，
产生第二编码结果以减少位连续变动的次数；最后，当第二编码结果由一位
静止状态进入另一短暂位静止状态时，本发明还进一步可通过恢复位静止状 态编码，根据位静止数量填充预设数量的冗余位，产生第三编码结果以获得 一最佳的数据格式。如此一来，二进制传输系统在传输此编码结果时，信号 的功率频谱密度可以降到最低，因此可大幅减少电磁噪声的辐射，改善系统 安规的问题。
因此，通过编码流程70,本发明可得到一最佳的数据格式，使得信号 的功率频谱密度降到最低，以改善系统安规的问题。除此之外，本发明可根 据实际数据格式以参数化调整所需填充的冗余位，且不需要额外的信号脚位 来指示编码模式的切换，使得系统成本可大幅的被节省。
请参考图27,图27为本发明一可降低信号功率频谱密度的编码装置 2700的功能方块图。编码装置2700用来实现编码流程70,可设置于一二进 制传输系统的发送端，其包含有一接收单元2710、 一自适应模式追踪编码单 元2720、 一冗余位填充编码单元2730、 一恢复位静止状态编码单元2740及 一输出单元2750。接收单元2710用来接收一要进行编码的二进制数据c [i]。 自适应^^莫式追踪编码单元2720耦接于接收单元2710,用来对二进制数据c [i: 进行自适应模式追踪编码，以产生一第一编码结果e[i]。冗余位填充编码单 元2730耦接于自适应模式追踪编码单元2720，用来对第一编码结果e [i]进 行冗余位填充编码，以产生一第二编码结果p[i]。恢复位静止状态编码单元 2740耦接于冗余位填充编码单元2730,用来对第二编码结果p [i]进行恢复 位静止状态编码，以产生对应的编码结果h[i]。输出单元2750耦接于恢复 位静止状态编码单元2740，用来输出对应的编码结果h[i]。其中，自适应 才莫式追踪编码单元2720、冗余位填充编码单元2730及恢复位静止状态编码 单元2740的相关操作，类似于前述的编码装置10、 30及50,在此不赘述。 因此，通过自适应模式追踪编码单元2720，本发明可根据位连续变动的程度， 自动追踪切换至最佳的编码模式，产生第一编码结果e [i]以减少二进制数据 在0与1之间连续变动的次数；而当第一编码结果e[i]仍存在位连续变动的 情形时，本发明可通过冗余位填充编码单元2730，通过填充冗余位的方式，产生第二编码结果P[i]以减少位连续变动的次数；最后，当第二编码结果 p[i]由一位静止状态进入另一短暂位静止状态时，本发明还进一步可通过恢
复位静止状态编码单元2740,根据位静止数量填充预设数量的冗余位，产生 第三编码结果h[i]以获得一最佳的数据格式。如此一来，二进制传输系统在 传输此编码结果h[i]时，信号的功率频i普密度可以降到最低，因此可大幅减 少电磁噪声的辐射，改善系统安规的问题。值得注意的是，编码装置2700 可以通过任何硬件或是固件的方式实现，例如以简单的逻辑电路来实现，只 要具有相同的功能皆属本发明的范畴。
此外，当二进制传输系统的接收端接收到通过编码流程70的编码结果 时，本发明可依据相同的规则进行解码。请参考图26,图26为本发明一可 降低信号功率频谱密度的解码流程80的示意图。解码流程80对应于编码流 程70,其包含有下列步骤
步骤800:开始。
步骤810:接收一二进制数据。
步骤820:对该二进制数据进行恢复位静止状态解码，以产生一第一解 码结果。
步骤830:对该第一解码结果进行冗余位填充解码，以产生一第二解码 结果。
步骤840:对该第二解码结果进行自适应模式追踪解码，以产生一第三 解码结果。
步骤850:输出该第三解码结果。 步骤860:结束。
根据解码流程80，本发明可降低信号功率频谱密度的方法是在接收二 进制数据后，依序对二进制数据进行恢复位静止状态解码、冗余位填充解码 及自适应模式追踪解码，以输出对应的解码结果。其中，步骤820至步骤840
中的恢复位静止状态解码、冗余位填充解码及自适应模式追踪解码的相关操 作，类似于前述的解码流程20、 40及60,在此不赘述。较佳地，该二进制 数据对应于编码流程70的编码结果，且解码流程80中的相关参数皆设定为 相同于编码时所预设的参数。如此一来，在接收该二进制数据时，该二进制 数据即可通过解码流程80,解码出相对应的原始lt据。
请参考图28，图28为本发明一可降低信号功率频语密度的解码装置2800的功能方块图。解码装置2800用来实现编码流程80,可设置于一二进 制传输系统的接收端，其包含有一接收单元2810、 一恢复位静止状态解码单 元2820、 一冗余位填充解码单元2830、 一自适应模式追踪解码单元2840及 一输出单元285 0。接收单元2810用来接收一要进行解码的二进制数据h [ i]。 恢复位静止状态解码单元2820耦接于接收单元2810，用来对二进制数据h [i: 进行恢复位静止状态解码，以产生一第一解码结果p[i]。冗余位填充解码单 元28 30耦接于恢复位静止状态解码单元2820，用来对第 一解码结果p [ i]进 行冗余位填充解码，以产生一第二解码结果e [i]。自适应模式追踪解码单元 2840耦接于冗余位填充解码单元2830,用来对第二解码结果e [ i]进行自适 应模式追踪解码，以产生第三解码结果c[i]。输出单元2850耦接于自适应 模式追踪解码单元2840,用来输出对应的解码结果c[i]。因此，若二进制 数据h[i]对应于编码装置2700所输出的编码结果h[i]，且解码装置2800 中的相关参数都设定为相同于编码时所预设的参数，如此一来，二进制传输 系统在接收二进制数据h[i]时，二进制数据h[i]即可通过解码装置2800, 解码出相对应的原始数据c [i]。
综上所述，通过本发明可降低信号功率频谱密度的编解码方法及其装 置，除了可得到一最佳的数据格式，使信号的功率频谱密度降到最低以改善 系统安规的问题之外，本发明还可根据实际数据格式以参数化调整所需填充 的冗余位，且不需要额外的信号脚位来指示编码模式的切换，使得系统成本 可大幅的被节省。此外，值得注意的是，本发明的三种编解码方法都可根据 实际数据格式来独立运作或调整相关参数加以互相搭配使用，并不局限此。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于一二进制数据传输系统的编码方法，包含有接收一二进制数据；以一第一编码模式，对该二进制数据进行编码；当该第一编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数达到一第一阈值时，切换为以一第二编码模式，对该二进制数据中尚未被编码的数据进行编码；以及输出该第一编码模式及该第二编码模式所对应的编码结果。
2. 如权利要求1所述的编码方法，其中以该第一编码模式对该二进制数 据进行编码，包含有当该二进制数据的一当前位的值等于一现有位的值时，输出一位，其值 等于一现有编码结果位的值；以及当该二进制数据的一当前位的值不等于一现有位的值时，输出一位，其 值不等于一现有编码结果位的值。
3. 如权利要求2所述的编码方法，其中以该第一编码模式对该二进制数 据进行编码，还包含有输出一第一位，其值等于所接收的该二进制数据的第 一个位的值。
4. 如权利要求1所述的编码方法，其中以该第二编码模式对该二进制数 据中尚未被编码的数据进行编码，包含有当该二进制数据的一当前位的值等于一现有位的值时，输出一位，其值 不等于一现有编码结果位的值；以及当该二进制数据的一当前位的值不等于一现有位的值时，输出一位，其值相等于一现有编码结果位的值。
5. 如权利要求1所述的编码方法，其还包含当该第二编码模式所对应的 编码结果的位数值连续变动次数达到一第二阈值时，切换为以一第三编码模 式，对该二进制数据中尚未被编码的数据进行编码。
6. 如权利要求5所述的编码方法，其中该第三编码模式等于该第一编码模式。
7. 如权利要求1所述的编码方法，其还包含当该第一编码模式及该第二编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数达到一第三阈值时，填充一冗余位至对应的位；以及当所填充的冗余位个数达到一默认值时，停止填充冗余位至该第一编码 模式及该第二编码^t式所对应的编码结果。
8. 如权利要求1所述的编码方法，其还包含一对应的解码步骤，该解码 步骤包含有接收该编码结果；以对应于该第 一编码模式的一第 一解码模式，对该编码结果进行解码； 当所接收的该编码结果的位数值连续变动次数达到该第一阈值时，切换为以对应于该第二编码模式的一第二解码模式，对该编码结果中尚未被解码的数据进行解码；以及输出一相对应的解码结果。
9. 一种用于一二进制数据传输系统的编码方法，包含有 接收一二进制数据；根据该二进制数据的位连续静止的数量，在位数值改变时，填充一预设 数量的冗余位至对应的位，以产生一编码结果；以及 输出该编码结果。
10. 如权利要求9所述的编码方法，其还包含当所填充的冗余位的数量 大于一默认值时，停止填充冗余位。
11. 如权利要求9所述的编码方法，其中该预设数量的冗余位的值等于 该，于应^立的^直。
12. 如权利要求9所述的编码方法，其还包含一对应的解码步骤，该解 码步骤包含有接收该编码结果；根据该编码结果的位连续静止的数量，在位数值改变时，由对应的位删 除一预设数量的冗余位，以产生一解码结果；以及 输出该解码结果。
13. —种可降低信号功率频谱密度的编码方法，用于一二进制数据传输 系统，该编码方法包含有接收一二进制数据；对该二进制数据进行自适应模式追踪编码，以产生一第一编码结果； 对该第一编码结果进行冗余位填充编码，以产生一第二编码结果；对该第二编码结果进行恢复位静止状态编码，以产生一第三编码结果；以及输出该第三编码结果。
14. 如权利要求13所述的编码方法，其中对该二进制数据进行自适应模 式追踪编码包含有接收该二进制数据；以一第一编码模式，对该二进制数据进行编码；当该第一编码模式所对应的编码结果的位数值连续变动次数达到一第 一阈值时，切换为以一第二编码模式，对该二进制数据中尚未被编码的数据 进行编码；以及输出该第 一编码模式及该第二编码模式所对应的编码结果。
15. 如权利要求14所述的编码方法，其中以该第一编码模式对该二进制 数据进行编码，包含有当该二进制数据的一当前位的值等于一现有位的值时，输出一位，其值 等于一现有编码结果位的值；以及当该二进制数据的一当前位的值不等于一现有位的值时，输出一位，其 值不等于一现有编码结果位的值。
16. 如权利要求15所述的编码方法，其中以该第一编码模式对该二进制 数据进行编码，还包含有输出一第一位，其值等于所接收的该二进制数据的 第一个位的值。
17. 如权利要求14所述的编码方法，其中以该第二编码模式对该二进制 数据中尚未被编码的数据进行编码，包含有当该二进制数据的一当前位的值等于一现有位的值时，输出一位，其值 不等于一现有编码结果位的值；以及当该二进制数据的一当前位的值不等于一现有位的值时，输出一位，其 值相等于 一现有编码结果位的值。
18. 如权利要求14所述的编码方法，其还包含当该第二编码模式所对应 的编码结果的位数值连续变动次数达到一第二阔值时，切换为以一第三编码 模式，对该二进制数据中尚未被编码的数据进行编码。
19. 如权利要求18所述的编码方法，其中该第三编码模式等于该第一编码模式。
20. 如权利要求13所述的编码方法，其中对该第一编码结果进行冗余位 填充编码包含有接收该第一编码结果；当该第一编码结果的位数值连续变动次数达到一第三阈值时，填充一冗 余位至对应的位；以及 输出对应的编码结果。
21. 如权利要求20所述的编码方法，其还包含当所填充的冗余位个数达 到一默认值时，停止填充冗余位至该第一编码结果。
22. 如权利要求13所述的编码方法，其中对该第二编码结果进行恢复位 静止状态编码，包含有接收该第二编码结果；根据该第二编码结果的位连续静止的数量，在位数值改变时，填充一预 设数量的冗余位至对应的位，以产生一编码结果；以及 输出该编码结果。
23. 如权利要求22所述的编码方法，其还包含当所填充的冗余位的数量 大于一默认值时，停止填充冗余位。
24. 如权利要求22所述的编码方法，其中该预设数量的冗余位的值等于 该对应^立的^直。
25. 如权利要求13所述的编码方法，其还包含一对应的解码步骤，该解 码步骤包含有接收该第三编码结果；对该第三编码结果进行恢复位静止状态解码，以产生一第一解码结果； 对该第一解码结果进行冗余位填充解码，以产生一第二解码结果； 对该第二解码结果进行自适应模式追踪解码，以产生一第三解码结果；以及输出该第三解码结果。
全文摘要
一种可降低信号功率频谱密度的编解码方法，用于一二进制数据传输系统，该编码方法包含有接收一二进制数据；对该二进制数据进行自适应模式追踪编码，以产生一第一编码结果；对该第一编码结果进行冗余位填充编码，以产生一第二编码结果；对该第二编码结果进行恢复位静止状态编码，以产生一第三编码结果；以及输出该第三编码结果。
文档编号H03M7/14GK101409561SQ20071018115
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者曹文远, 林哲立 申请人:联咏科技股份有限公司