CN102132333A

CN102132333A - 多比特位编码方法以及装置

Info

Publication number: CN102132333A
Application number: CN2008801308008A
Authority: CN
Inventors: 高伦·卡·梁·崔; 菲利普·Y.·W.·崔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: CA2731673A1; WO2010020030A1; EP2321812A4; EP2321812B1; EP2321812A1; CN102132333B; CA2731673C; US9485124B2; US20100046670A1

Abstract

本发明公开了无线传输中编码数据的方法以及装置，该方法包括步骤：将数据信息编码成具有第一编码格式和第二编码格式的传输代码，其中，所述第一编码格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以与第一比特表示方式不同的第二比特表示方式为特征；以及传输具有第一及第二编码格式的传输代码。

Description

多比特位编码方法以及装置

相关技术参照

本申请要求了2008年8月21日递交的美国临时专利申请61/090,823的利益。

技术领域

本发明涉及无线传输方法，尤其涉及一种运用多比特位编码技术的无线传输方法以及装置。

背景技术

开-关键控法（OOK）是一种通用的无线传输调制方法，并广泛应用于汽车报警系统、无线家用报警系统、车库门开启装置以及无线家用自动化装置的远程控制中。与其它的无线传输技术相比，例如许多应用软件中的移频键控法、跳频键控法以及扩频技术（例如：WI-FI^TM（无线保真技术）、Bluetooth^TM（蓝牙技术）、无编码电话，等等），开-关键控法可应用于限制数据传输量的无线传输中，例如车库门开启装置，复杂的无线数据传输技术或者协议。因此，为了得到低成本的方案，这些应用软件运用具有远程识别编号的信号编码。接收到含有识别编号的信号将使得车库门开启装置驱动开启。

虽然开-关键控法广泛应用于复杂程度较小的无线传输软件中，还是亟须建立安全的数据传输，并避免较大的成本影响该系统。

无线信号中的加密技术已应用多年。其中一种较为普遍的无线传输中的加密方法是滚动代码技术（RCT）。滚动代码技术在发射器与接收器中均有采用，故每一个当前的传输数据不同于之前的数据。这通常通过将特定的滚动代码运算法则嵌入发射器与接收器中实现。基于从发射器发出的信号以及特定的滚动代码运算法则，接收器预期计算下一个代码。这减少了通过未授权途径在最后捕捉之前的传输代码以及重新传输它的危险。

滚动代码技术在无线传输应用软件中应用多年，但还是亟需附加的运算法则。并希望增加了附加运算法则的同时，成本不会明显地增加。因此，亟待一种改进的具有比现有技术更高的安全性能、并不会明显影响传输系统的整体成本的无线通信协议。

发明内容

本发明提供了一种无线传输中的数据编码系统及其方法。在其中的一个实施例中，所述方法包括将数据信息编码成具有第一编码格式和第二编码格式的传输代码，其中，所述第一编码格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以与第一比特表示方式不同的第二比特表示方式为特征；以及传输具有第一及第二编码格式的传输代码。

通过以下的描述并结合附图，本发明的技术内容、构造特征、所达目的及效果将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1是本发明一实施例中发射器中线路的电路图。

图2A-2C是本发明一个或多个实施例中数据位模式的示意图。

图3是本发明一实施例中数据信息的示意图。

图4是本发明一个或多个实施例中多位模式的示意图。

图5是本发明一个或多个实施例中二进制位和曼切斯特位模式的示意图。

图6是本发明一个或多个实施例中固定位布局的位模式的示意图。

图7是本发明一个或多个实施例中固定位布局的位模式的示意图。

图8A-8B是本发明一个或多个实施例中滚动位布局的位模式的示意图。

图9是本发明一实施例中系统的简要框图。

图10是本发明一实施例中处理过程的示意图。

具体实施方式

本发明的一方面与使用多位模式（multiple bit patterns，或称多比特模式）或编码的无线传输技术有关。在本发明的一个具体实施例中，数据可以按照多位模式编解码。多位模式可与位模式或代码模式（code patterns）有关，上述的位模式或代码模式包括多种表示方式以表示“1”和“0”值组成的位流（bit stream，或称比特流）。在本发明的另一具体实施例中，在同一模式中，多位模式可包括二值位和曼切斯特位表示方式。进一步的，位模式可使用一个或多个固定、随机和/或滚动位布置方式。

在本发明的一个具体实施例中，多位模式可由基于微处理器的电路产生。多位模式可被配置为能提供增强的安全性能并且不会影响操作系统的响应。在一个具体实施例中，多位模式可被用于现有的代码模式中，并保证其数据位的数目可以保持不变。这样，当增加位模式的数目时，可以提供相同数目的位组合（bit combination）。而在另一具体实施例中，通过采用多位模式，可以基于滚动编码算法提供额外的代码组合（code combination）。

参考附图1，为本发明一具体实施例中发射器中线路的电路图。发射器100可被配置为产生一个或多个包括多模式的信号。如图1所示，发射器100包括微处理器101，微处理器101被配置为产生包括一系列高-低脉冲的数据信息103。数据信息103可由微处理器101产生以驱动偏置电阻105。三极管107，表面声波谐振器（SAW resonator）109，电感111，反馈电容113和115形成了振荡电路以传输一个或多个无线信号。

微处理器101可通过数据信息103控制传输过程。当数据信息103为高水平，或“1”（例如，VCC电压），该数据信息将驱动三极管107导通偏置电阻105，这样三极管107可以按照由表面声波谐振器109确定的频率震荡，并通过天线117辐射出去。如果数据信息103为低值，或0（例如，0 伏特），三极管107就没有偏置电流，这样三极管107就会停止震荡，并且在天线117处也没有无线信号辐射出去。振荡电路可被微处理器101输出的数据信息103调制。在这种方式下，发射器100可提供开-关键控（On-Off Keying，OOK）调制。发射器100可用于无线控制，如，远程车库门开启装置、无线门铃发射器、无线汽车报警器、无线家庭控制和通用无线控制。OOK调制的一个优点是其与其他无线传输方式相比成本较低。需要说明的是，发射器100也可以被配置为采用其他类型的无线调制方式。

参考图2A~2C，为本发明实施例中的位模式的多个具体实施方式。如图2A所示，为由如图1中的发射器100所产生的OOK数据的位模式201。位模式201包括10位数据（10 bits of data）和一同步位（sync bit）202。位模式201的比特长度为11位（11 bits）。在一个具体实施例中，位模式201中的同步位202可被用作接收器（图中未示）的唤醒位。在同步位202后的比特代表位模式201中传输的数据。位模式201中的每一位都由方波的上升沿到下降沿（或相反的顺序）所代表。位模式201包括两个不同的位表示方式，“1”和“0”。

参考图2B，比特203对应数据位“1”、或逻辑高，其由持续300毫秒（milliseconds，ms）高电压水平和持续100ms低电压水平的方波表示。在图2A~2C中，高电压水平代表5伏直流电压，低电压水平代表0伏直流电压。当然，需要说明的是，其他的电压值也相应的符合本发明实施例的原则。

如图2C所示，比特207为数据位“0”、或逻辑低，其由持续100ms的高电压水平和持续300ms的低电压水平209的方波表示。需要说明的是，比特203和比特207的持续时间是示例性的，也可以采用其他的持续时间。每一个数据位（例如，比特203和207）都用独一无二的位模式来表示。例如，对于二值代码，仅具有2个数据位模式，即代表“1”的位模式或代表“0”的位模式。

还需要说明的是，由微处理器（例如，微处理器101）产生的数据可由发射电路按照OOK调制方式调制并发射到接收器（图中未示）。接收器可接收和解码该上述发射的数据以执行一个或多个操作。

参考图3，为数据信息301，其为图1中所示的发射器所产生的信号的一个具体实施例。如图3所示，数据信息301（例如，数据信息103）包括多个代码位（code bits）。数据信息301包括同步位302（例如，同步位202），该同步位处于数据信息的起始位置。同步位302后为实际数据信息，其包括设备标识代码303（该标识编码为一区别于其他设备的独一无二的代码，以便接收器识别发射设备），功能代码305（该功能代码代表实际的功能，如“开”或“关”）。数据信息301可包括设备类型307以指示发送该信号的设备的类型，如其类型为全功能主控制器或运动传感器。最后，数据信息301还可能包括校验和309以保证接收的信息是正确的信息。可按基于选定的数据位和特定的公式的方式计算校验和309。如果接收器计算的校验和与校验和309不符，则接收器将不会对数据信息301提供的信号做出反应。

参考图4，为代表一个数据值的多个1-位模式（one-bit patterns）的示意图。通常，所产生的数据信息是二值格式，每一比特位由“1”或“0”代表。这样，采用二值格式，如果标识代码包括10位，则标识代码最多有2^10种组合方式，即1024种组合。在类似方式中，用4比特来表示代码则可有16种不同的功能。即是说，比特位数越多，其可表示的信息量越大。

传统的编码方法通过仅仅1-位模式来表示数据值。相对应的，本发明实施例中揭示的方案则与采用多个独立的1-位模式来表示相同的数据值有关。如图4所示，例如，多1-位模式（multiple one-bit patterns）可表示单个数据值。通过实例说明之，第一位模式具有第一格式（格式A），其与传统的二值位模式类似，值1由格式A“1”401表示，值0由格式A“0”403表示。在另一具体实施例中，第二1-位模式（second one-bit patterns）具有格式B，其包括由格式B“1”405表示的值1，由格式B“0”407表示的值0，其中格式B与格式A为不同格式。进一步的，格式B与格式A有多方面不同。不同于格式A，格式B中的两个位模式的高持续时间409和411相同。在一个具体实施例中，高持续时间409和411均为200 ms。在另一具体实施例中，格式A的全部持续时间，如图所示为413和415均为400ms每比特。相对应的，格式B的全部持续时间对于逻辑“1”和“0”是不同的。例如，格式B中的位模式“1”的总持续时间417为300ms，而位模式“0”的总持续时间419为500ms。需要说明的是，也可以采用其他的持续时间。

在本发明的其他实施例中，通过具有两个不同的位模式格式，可以达到更多比特位信息的组合。举例来说，在仅有一个位模式的格式（一个位模式代表“1”，另一个位模式代表“0”）中，10-比特位信息可以具有1024种组合。然而，若采用二位模式（two bit pattern）格式（两个位模式代表“1”，两个位模式代表“0”），如此处所描述的，则10-比特信息可产生大约一百万可能的代码组合。进一步的，三位模式格式（三个位模式代表“1”，三个位模式代表“0”），10-比特位信息可产生大约六千万可能的组合。即是说，通过增加位模式格式的数目，代码组合的数目可得到极大的增加。

接收的数据信息（例如，数据信息301）的响应时间，与数据信息的长度具有直接的比例关系。数据信息越长（或者说位数越大），来自接收器的响应将会越慢。在本发明的另一具体实施例中，需要在不增加位数据的情况增加代码的组合数。在本发明中公开的多位模式方案中，位数可与原来相同。即可仅仅改变数据信息的内容而同时保证代码的长度不变。

如图4所示，其中的四种位模式具有不同的持续时间。换句话说，不同的位模式彼此之间可以是完全不同的，在持续时间、总体模式上并没有限制。

参考图5，为本发明中的多1-位模式的另一具体实施例的示意图。在优选的实施例中，可采用传统的OOK编码格式作为第一格式（格式A），曼彻斯特编码方式可用于第二格式（格式B），以进一步阐明多位模式技术的应用。

如图5所示，位模式501和503代表数据值“1”，位模式501对应于传统的位模式代表数据值“1”，如前述的解释。位模式503对应于分类为曼彻斯特编码的位模式代表数据值“1”。当然，需要说明的是，第二编码类型也可以采用其他的编码格式。位模式505可对应于传统位模式代表数据值“0”，而位模式507对应于曼彻斯特编码代表数据值“0”。

参考图6，为将不同位模式整合到数据信息中的示例，通过一个或多个实施例进行说明。一种解决方案为包括固定位模式。如在此采用的那样，固定位模式与采用特定编码格式的特定长度比特序列的位模式有关。例如，如图6所示，位模式601包括具有20比特位的数据信息。其中，头10比特采用传统的位模式。而数据信息601的后10比特采用曼彻斯特编码位模式（如图中的模式所示）。由于具有四个位模式而不是仅仅两个传统数据信息的位模式，数据信息601的内容现在变得更复杂。如果数据信息601的位模式数增加，相应的编码的复杂度将会增加。在本实施例中，数据信息601的第一半包括传统的位模式，数据信息601的第二半包括曼彻斯特代码模式。除了基于两种不同的位模式的方式将数据信息601分成两半以外，在数据信息601中还可有许多类似的组合，例如所有的奇数位使用传统的位模式，所有的偶数位使用曼彻斯特代码模式。在本发明的一个实施例中，接收器可以对数据信息601进行响应，只要对比特位按照预先安排的方式赋值。

在本发明的另一实施例中，通过将不同的位模式随机的布置在数据信息中，可将不同的位模式整合在数据信息中。进一步的，两个位模式之间的比例在数据信息中可以是固定比例。参考图7，数据信息701对应20位的数据信息，其中，传统位模式和曼彻斯特位模式混合在该数据信息中。如图7所示，阴影部分比特位代表曼彻斯特模式，无阴影的比特位代表传统的位模式，二者在数据信息701中的比例为12:8（传统：曼彻斯特）。在一个具体实施例中，数据信息701中的两个位模式的比例均为固定比例（例如，12:8）。接收器的微处理器可被配置以确定哪些比特位由传统位模式表示，哪些比特位由曼彻斯特位模式表示，以便解码数据信息701。这样的位表示方式在每一次信号传输中都可以是不同的。只要两个位模式的比例是正确的，接收器就可以正确的对数据信息进行响应。

参考图8A~8B，为滚动比特位布局的数据信息的示意图。在一个具体实施例中，滚动比特位布局可是一种更加复杂的方法，在该方法中通过选择性的对希望的比特位采用不同的位模式表示来将多个比特位整合在数据信息中。更进一步的，对每一次信号传输可采用不同的比特位布局，类似于在无线传输中的滚动编码算法。

如图8A所示，数据信息801表示的20-位模式包括传统和曼彻斯特位模式。数据信息801与第一代码有关，其中，比特位2、5、11、12、15、17、18、20采用曼彻斯特位模式。现在参考图8B，数据信息803可与第二代码有关。在一个具体实施例中，在发射数据信息801的第一代码后，在第二次传输中发射第二代码、数据信息803。在第二次信号传输中，数据信息803中的比特位1、2、5、9、10、13、15、17、20采用曼彻斯特位模式。第一和第二代码可代表相同的数据信息，但是，其位模式赋值是不同的。如果接收到两个连续的第一代码，则接收器将不会响应第二个“第一代码”，在本发明的一个具体实施例中。接收器可被配置以检测不同的位模式表示方式。例如，位模式可表现为随机改变的；但是，每一个代码可基于特定公式计算，以便接收器检测哪些比特位是传统位模式，哪些比特位是曼彻斯特位模式。在一个具体实施例中，如果接收的位模式与接收器计算出的不匹配，接收器将不会做出响应，即使数据信息的其他方面是正确的。

在本发明的另一实施例中，滚动编码技术可用来整合多位模式，以便产生额外的编码组合。则，将会产生更复杂的数据信息。在另一实施例中，通过一个或多个随机位布局（在两个位模式之间具有固定的比例）或滚动位布局可将多位模式整合为独特的滚动编码数据信息。滚动位布局可导致两种滚动编码算法—一种算法是计算滚动代码值，第二种算法是计算位模式布局，其中部分比特位按照传统位模式编码，部分比特位按照曼彻斯特位模式编码。照此，则数据信息的复杂度将可能增加。

参考图9，为本发明具体实施例中的无线传输中编码数据的系统的简化的组成块图。如图9所示，系统900包括发射器905和接收器910。发射器905可被配置成将数据信息编码为传输代码，并具有第一编码格式和第二编码格式。发射器905的操作可由用户触发发射器905的用户输入（图中未示）来启动。接收器910可被配置为解码传输的代码并基于数据信息驱动设备。如图9所示，发射器905可与接收器910通过无线传输连接通讯。需要说明的是，系统900可用来进行一个或多个有线和无线通讯，单向和双向通讯。

如图10所示，为本发明实施例中的无线传输中的解码数据的过程示意图。在一个具体实施例中，步骤1000可由发射器（例如，发射器905）执行。如图10所示，当模块1005检测到有用户输入时启动步骤1000。在模块1010，发射器按第一编码格式和第二编码格式编码数据信息。第一编码格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以不同于第一比特表示方式的第二比特表示方式为特征。需要说明的是，可基于一个或多个编码格式进行编码。在模块1015中，传输代码发射时具有第一和第二编码格式。进一步的，每次信号传输时的比特位布局都可以是不同的，类似于无线传输中的滚动编码算法。

以上结合特定实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims

1.一种用于无线传输的编码数据的方法，所述方法包括以下步骤：

　　将数据信息编码成具有第一编码格式和第二编码格式的传输代码，其中，所述第一编码格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以与第一比特表示方式不同的第二比特表示方式为特征；以及

　　传输具有所述第一及第二编码格式的传输代码。

2.如权利要求1所述的方法，其中编码所述数据信息包括按照所述第一编码格式编码数据信息的第一部分和按照所述第二编码格式编码数据信息的剩余部分。

3.如权利要求1所述的方法，其中编码所述数据信息包括设定第一编码格式和第二编码格式的顺序，并按所述顺序编码所述数据信息。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一比特表示方式和第二比特表示方式中的比特表示方式对应于二值编码、曼彻斯特编码、开关键控(OOK)和通用编码格式中的至少一种。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一比特表示方式和第二比特表示方式中的比特表示方式包括固定、随机和滚动位布局中的至少一种。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述传输代码包括同步位和校验和中的至少一个。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述传输代码包括的第一编码格式与第二编码格式之间具有固定比例。

8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括基于接收的用户输入产生所述数据信息。

9.一种设备驱动系统，所述系统包括：

发射器，所述发射器被构建成

　　将数据信息编码成具有第一编码格式和第二编码格式的传输代码，其中，所述第一编码　　　　格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以与第一比特表示方式不同的第二比特表示方式为特征，并且

　　传输具有第一及第二编码格式的传输代码；以及

接收器，所述接收器被构建成解码所述传输代码，并基于所述数据信息驱动设备。

10. 如权利要求9所述的系统，其中所述发射器被构建成

　　编码所述数据信息包括按照所述第一编码格式编码所述数据信息的第一部分；以及

　　按照所述第二编码格式编码所述数据信息的剩余部分。

11.如权利要求9所述的系统，其中所述发射器被构建用来设定第一编码格式和第二编码格式的顺序，并按所述顺序编码所述数据信息。

12.如权利要求9所述的系统，其中所述第一比特表示方式和第二比特表示方式中的比特表示方式对应于二值编码、曼彻斯特编码、开关键控(OOK)和通用编码格式中的至少一种。

13.如权利要求9所述的系统，其中所述传输代码包括同步位和校验和中的至少一个。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述接收器被构建用来基于检测同步位和校验和中的至少一个来驱动所述设备。

15.如权利要求9所述的系统，其中所述第一比特表示方式和第二比特表示方式中的比特表示方式包括固定、随机和滚动位布局中的至少一种。

16.如权利要求9所述的系统，其中所述传输代码包括的第一编码格式与第二编码格式之间具有固定比例。

17.如权利要求9所述的系统，其中，所述发射器被构建用于基于接收的用户输入产生所述数据信息。

18.如权利要求9所述的系统，其中所述发射器还被构建用于根据第一算法计算滚动代码值；和根据第二算法计算位模式布局。

19.一种加密驱动系统的激活代码的方法，所述方法包括以下步骤：

　　将数据信息加密为具有第一编码格式和第二编码格式的传输代码，其中，所述第一编码格式以第一比特表示方式为特征，第二编码格式以与第一比特表示方式不同的第二比特表示方式为特征；以及

　　传输具有第一及第二编码格式的传输代码。

20.如权利要求19所述的方法，其中加密的所述数据信息包括按照所述第一编码格式编码的数据信息的第一部分和按照所述第二编码格式编码的数据信息的剩余部分。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述第一代码表示方式和第二代码表示方式中的代码表示方式对应于二值编码、曼彻斯特编码、开关键控(OOK)和通用编码格式中的至少一种。

22.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一代码表示方式和第二代码表示方式中的代码表示方式包括固定、随机和滚动位布局中的至少一种。