一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字通信技术领域，尤其涉及一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法。
【背景技术】
[0002]在短距离有线通信中，常采用数字基带通信技术。用双电平的二进制数字基带码元波形作为通信信号的形式，便于发送方生成信号、以及接收方解析信号，从而简化对硬件电路性能的要求。常见的双电平二进制数字基带码元波形有:不归零码(Non-Return toZero，NRZ)、归零码(Return to Zero，RZ)、曼彻斯特码等。其中，NRZ码由于其波形中不含位同步时钟信息，使得接收方难以准确判断发方发送数据的位数，因而难以实用。RZ码虽然含位同步时钟，但在发送数据中连零较多的时候，接收方亦难以提取位同步信号，因而也容易出现误码。曼彻斯特码由于为了提供位同步信息，将一个码元分成两个方波，因而导致在相同信号带宽下码元速率较低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，使接收方无需从接收到的信号中提取位同步时钟即可实现收发双方的位同步。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，包括下述步骤:
[0005]第I步:确定“O”码和“I”码波形:其中“O”码为持续时间为τ的高电平、或者持续时间为τ的低电平或负电平，“I”码为持续时间为k*T的高电平、或者持续时间为k*T的低电平或负电平，其中T>0，k>0且k#l;
[0006]第2步:发送方根据待发送的二进制数据，按照第I步规定的码元波形，生成对应的数字基带信号，规则为:如果当前码元波形为高电平，则下一码元波形选择低电平或负电平；如果当前码元波形为低电平或负电平，则下一码元波形选择高电平；
[0007]第3步:接收方根据收到的数字基带信号波形，进行“O”码和“I”码的判断，规则为:(I)若k>l，当检测到波形的电平高于或低于设定阈值的时间持续超过Τ( τ <T<k τ )，则判断为“I”码，否则为“O”码；(2)若0〈k〈l，当检测到波形的电平高于或低于设定阈值的时间持续超过T’(ki〈T’ <τ)，则判断为“O”码，否则为“I”码。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述k = 2。
[0009]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0010]1、本发明提供了一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，该方法摒弃传统数字基带码元设计中基于高低电平判断的信息表示方法，而是采用高低电平持续时间作为信息表示方法。这就避免了传统方法中为了携带位同步信息而专门在波形中设置电平变化的时段、由此所导致的传输效率损失的问题。
[0011]2、并且在相同信号带宽下，本方法的信息速率高于曼彻斯特码。
[0012]3、本方法不存在NRZ码中难以位同步的问题，也不存在RZ码中连零过多时导致的位同步困难问题。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例中基于双电平的二进制数字基带码元波形示意图；
[0014]图2是本发明实施例中数字基带信号示例图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0016]本发明提供了一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，包括下述步骤:
[0017]第I步:确定“O”码和“I”码波形:“0”码为持续时间为τ ( τ >0)的高电平、或者持续时间为τ的低电平(或负电平)，“I”码为持续时间为k*T的高电平、或者持续时间为k*T的低电平(或负电平)，其中k>0且k # I ;
[0018]第2步:发送方根据待发送的二进制数据，按照第I步规定的码元波形，生成对应的数字基带信号，规则为:如果当前码元波形为高电平，则下一码元波形选择低电平(或负电平)；如果当前码元波形为低电平(或负电平)，则下一码元波形选择高电平；
[0019]第3步:接收方根据收到的数字基带信号波形，进行“O”码和“I”码的判断，规则为:(1)若k>l，当检测到波形的电平高于(或低于)设定门限的时间持续超过Τ(τ <T<k τ )，则判断为“I”码，否则为“O”码；⑵若0〈k〈l，当检测到波形的电平高于(或低于)Γ的时间持续超过T’(ki〈T’ <τ)，则判断为“O”码，否则为“I”码。
[0020]以下结合具体实例说明本发明方法，如图1所示为一种“O”码元和“I”码元波形，其中“I”码元波形的持续时间是“O”码元波形持续时间的两倍，也即k = 2 ;
[0021]假设发送方需发送数据为01010011010，图2给出基于本发明的数字基带信号示例图。为了便于比较，图2中也给出曼彻斯特码元波形下的数字基带信号。
[0022]具体地，在调制和解调时，其规则分别为:
[0023]调制规则:相邻码元的波形须不同类，即各码元交替选择A类波形和B类波形。
[0024]解调规则:判断连续高/正电平或连续低/负电平的持续时间，大于某门限，则为I ;否则为O。
[0025]性能比较:
[0026]本方案平均传输一个码元的时间为最小矩形脉冲宽度*(l+k)/2 (若k>l)或最小矩形脉冲宽度*(l+l/k)/2(若k〈l)。而在曼彻斯特编码方案中，传输一个码元的时间为最小矩形脉冲宽度的2倍。因此，在相同的最小矩形脉冲宽度下，本方案平均传输一个码元的时间为曼彻斯特的(l+k)/4(若k>l)或(l+l/k)/4(若k〈l)。即本方案在单位时间内传输比特数为曼彻斯特码的4/ (Ι+k)(若k>l)或4/ (l+1/k)(若k〈l)。当k取2时，本方案在单位时间内传输比特数为曼彻斯特码的4/3倍。
[0027]本方案中，任何相邻两个码元的电平都不同，即码元之间有明确的电平指示，因此接收方无需位同步提取，也不存在连O或连I时无法判断码元个数的问题。
[0028]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，其特征在于，它包括下述步骤: 第I步:确定“O”码和“I”码波形:其中“O”码为持续时间为τ的高电平、或者持续时间为τ的低电平或负电平，“I”码为持续时间为k* τ的高电平、或者持续时间为k* τ的低电平或负电平，其中T>0，k>0且k#l; 第2步:发送方根据待发送的二进制数据，按照第I步规定的码元波形，生成对应的数字基带信号，规则为:如果当前码元波形为高电平，则下一码元波形选择低电平或负电平；如果当前码元波形为低电平或负电平，则下一码元波形选择高电平； 第3步:接收方根据收到的数字基带信号波形，进行“O”码和“I”码的判断，规则为:(I)若k>l，当检测到波形的电平高于或低于设定门限的时间持续超过T，其中τ〈Τ〈1?τ，，则判断为“I”码，否则为“O”码；(2)若0〈k〈l，当检测到波形的电平高于或低于设定门限的时间持续超过T’，其中k τ〈T’〈 τ，则判断为“O”码，否则为“I”码。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述k= 2。
【专利摘要】本发明公开了一种基于双电平的二进制数字基带码元通信方法，该方法摒弃传统数字基带码元设计中基于高低电平判断的信息表示方法，而是采用高低电平持续时间作为信息表示方法。本发明方法首先根据不同的高低电平持续时间确定“0”码和“1”码波形，发送方按照规定的码元波形，对待发送的二进制数据生成对应的数字基带信号，接收方根据收到的数字基带信号波形，按照不同的高低电平持续时间进行“0”码和“1”码的判断。本发明方法使接收方无需从接收到的信号中提取位同步时钟即可实现收发双方的位同步；并且在相同信号带宽下，本方法的信息速率高于曼彻斯特码。
【IPC分类】H04L7/00
【公开号】CN105071912
【申请号】CN201510388396
【发明人】郭鹏
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月3日