CN104009825B - 一种用于etc系统的fm0编码数据的解码装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于ETC系统中的FM0编码数据的解码装置，该解码装置针对ETC系统中以码元“1”开始FM0编码数据，包括均采用本地时钟并以FM0编码数据的位速率为时钟频率的同步单元，延迟单元，相位检测单元，捕获单元和解码单元，同步单元对接收到的FM0编码数据进行处理，形成同步数据，延迟单元对同步数据进行处理，形成延迟数据相位检测单元，相位检测单元对该两数据进行比较并判断当前所述编码数据位于码元位窗的部位，以便捕获单元进行捕获，解码单元对延迟单元和捕获单元对应输出数据进行比较，从而获得FM0编码数据解码后的输出数据。优点是可避免使用高倍频率时钟，降低芯片成本，解码过程简单且准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信中数字信号编解码技术领域，尤其涉及一种用于ETC系统中的FM0编码数据的解码装置。
背景技术
电子不停车收费(Electronic Toll Collection， ETC)系统采用专用短程通信(Dedicated Short Range Communication, DSRC)技术,在车载单元（On-Board Unit，OBU）和路侧单元（Road-Side Unit ，RSU）间建立无线通信链路，在车辆行进过程中通过无线方式进行身份识别认证和消费扣款，实现不停车收费，大大提高收费道口的通行能力。
目前全国各地都在大力推广ETC，为了实现ETC设备的互联互通，RSU和OBU设备都必须满足ETC标准（国标GB/T 20851-2007《电子收费 专用短程通信》和交通运输部2011年第13号公告《收费公路联网电子不停车收费技术要求》，简称ETC标准）中的规定。ETC标准中明确规定了通信的编码方式为FM0，上行链路的位速率为512kbps，位时钟精度为±100×10-6，下行链路的位速率为256kbps，位时钟精度为±100×10-5，上行链路和下行链路数据帧的前导码均为16位“1”加16位“0”，数据帧长度不超过128字节,误码率在10×10-6以内。
FM0码是一种广泛应用于短程无线通信中的编码。FM0码全称为双相间隔码(Bi-Phase Space)，其工作原理是在一个位窗内采用电平的变化来表示逻辑。如果电平只在位窗的起始处翻转，则表示逻辑“1”；如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗中间翻转，则表示逻辑“0”。图3为数据（码元）流“01001011”经FM0编码后的波形，每个码元位窗可以分成两部分，码元位窗前半部分记为ph0，码元位窗后半部分记为ph1。从图中可以看出，码元“0”经FM0编码后ph0和ph1的电平是相反的，而码元“1”经FM0编码后ph0和ph1的电平是相同的。
目前FM0解码主要有两种方法，一是利用单片机微处理器通过软件编程实现，功能灵活，但是占用处理器资源较多，只适用于低速信号处理。在ETC系统中，FM0编码后的数据速率达到512Kbps，需要高性能的处理器才能完成解码，增加成本。二是通过硬件电路实现，采用FM0编码数据速率的高倍（一般采用16倍）时钟对FM0编码数据进行采样计数，产生同步时钟信号，然后判断在一个码元位窗内数据是否有跳变来决定该码元是“1”还是“0”。一般专用集成芯片都是通过此种方法来进行FM0解码的。此种方法通用性好，但是也比较复杂，增加了芯片成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于ETC系统的FM0编码数据的解码装置，在实现FM0解码时，可避免使用高倍频率时钟，从而降低芯片成本。
为实现上述发明目的，本发明采用这样一种解码装置， 该解码装置针对ETC系统的以码元“1”开始的FM0编码数据，包括均采用本地时钟并以FM0编码数据的位速率为时钟频率的下列各单元：
同步单元，用以对接收到的FM0编码数据进行同步处理，并输出对应同步数据；
延迟单元，用以对接收的所述同步数据进行延迟处理，并输出对应的延迟数据；
相位检测单元，用以对接收到的同步数据和延迟数据进行比较并判断当前所述编码数据位于码元位窗的前部或后部，并输出对应码元位窗相位，使对码元位窗相位自动校正；
捕获单元，用以根据相位检测单元发出的码元位窗相位，捕获并输出FM0编码数据的码元位窗的前半部分数据，；
解码单元，用以对延迟单元和捕获单元对应输出数据进行比较，从而获得FM0编码数据解码后的输出数据。
为了避免采样数据出现亚稳态，上述解码装置中的延迟单元采用二级延迟。
进一步的，所述二级延迟包括：延迟一个clk时钟周期输出数据din_d1的一级延迟和延迟二个clk时钟周期输出数据din_d2的二级延迟。
上述相位检测单元对接收到的同步数据和延迟数据进行的比较是对该两数据是否相同的比较。其所做的判断是：若所述两数据相同，判断所述当前数据是码元位窗的前半部分数据，则检测出的码元位窗相位为“0”；若两所述数据不相同，则检测出的码元位窗相位翻转一次。并且，在每当出现一个码元“1”，其检测到的码元位窗相位自动对准到码元位窗的前半部分，而后是码元位窗的后半部分与前半部分交替出现，自动校正码元位窗相位。
上述解码单元对接收到的延迟单元和捕获单元对应输出数据比较是该两数据是否相同的比较。
进一步的，获得FM0编码数据解码后的输出数据过程是：所述解码单元根据所述的相位检测单元检测到的码元位窗相位，将FM0编码数据码元位窗的后半部分数据，与所述的捕获单元输出数据进行比较，如果相同，则解码输出数据“1”，如果不同，则解码输出数据“0”，从而获得FM0编码数据的解码输出数据。
本发明首先采用与FM0编码数据位速率相同频率的本地时钟，这为避免使用高倍频率时钟打下基础，并且数据帧的前导码以数据“1”开始，在解码中为准确断出码元位窗的前半部分和后半部分及正确检测判断出FM0编码数据的相位提供了可靠保证，使得本发明的解码装置解码过程简单且准确可靠。
附图说明
图1是本发明装置的结构框图；
图2是本发明FM0编码数据的解码过程的时序图。
图3是FM0编码的电平波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明解码装置用以对ETC系统中FM0编码数据进行解码。ETC标准中明确规定了上行链路的位速率为512kbps，下行链路的位速率为256kbps，上行链路和下行链路数据帧的前导码均为16位“1”加16位“0”，即数据帧以数据“1”开始，也就是FM0编码数据以码元“1”开始。
如图1，本发明的解码装置主要由同步单元、延迟单元、相位检测单元、捕获单元和解码单元组成，上述各单元都以FM0编码数据的位速率为时钟频率。
同步单元：采用与接收到的FM0编码数据rxd位速率相同频率的本地时钟clk，对输入的FM0编码数据rxd进行同步采样，输出同步数据din，本实施例采用了二级同步采样，避免采样数据出现亚稳态。
延迟单元：对同步单元输出的同步数据din进行延迟，为后面的相位检测单元、捕获单元、解码单元准备数据。本实施例采用二级延迟，延迟一个clk时钟周期输出数据din_d1，延迟二个clk时钟周期输出延迟数据din_d2。
相位检测单元：判断同步单元的输出同步数据din与延迟单元输出的延迟数据din_d1是否相同，只要din与din_d1电平相同，就输出码元位窗相位phase为“0”，正好对应数据din_d2的前半码元；否则，输出码元位窗相位phase每经过一个clk时钟周期翻转一次，准确判断出码元位窗的前半部分和后半部分；而且每当出现一个码元“1”就会自动校正码元位窗的相位phase，如图2所示。而ETC数据帧均以码元“1”开始，因此相位检测单元能正确检测判断出FM0编码数据的相位。
相位检测单元在检测出码元的相位后，在码元位窗相位phase为0时捕获码元位窗的前半部分电平保存在din_ph0中，在码元位窗相位phase为1时din_d2与din_ph0进行比较，就可以根据FM0编码的特点获得FM0解码输出dout。
捕获单元，在相位检测单元输出码元位窗相位phase为“0”时，捕获延迟单元输出数据din_d2的码元位窗的前半部分数据，保存在数据din_ph0中。
解码单元，在相位检测单元输出码元位窗相位phase为“1”时，判断捕获单元输出数据din_ph0与延迟单元输出数据din_d2是否相同，如果相同，则解码输出数据dout为“1”，否则解码输出数据dout为“0”。
本发明不限于上述给出的实施例，本领域技术人员完全可以根据本发明所揭示的教导进行各种相同功能作用的替换，然而这些都属于本发明所要保护的范围。
Claims (1)
1.一种用于ETC系统中FM0编码数据的解码装置，其特征在于：所述解码装置针对ETC系统中以码元“1”开始FM0编码数据，包括均采用本地时钟并以FM0编码数据的位速率为时钟频率的下列各单元：
同步单元，对接收到的FM0编码数据进行同步处理，并输出对应同步数据din；
延迟单元，对同步单元输出的同步数据din进行延迟，延迟一个clk时钟周期输出数据din_d1，延迟二个clk时钟周期输出延迟数据din_d2；
相位检测单元：对接收到的同步数据din和延迟数据din_d1进行比较，若两数据相同，则检测出的码元位窗相位phase为“0”；若两数据不相同，输出码元位窗相位phase每经过一个clk时钟周期翻转一次；
捕获单元，在相位检测单元输出码元位窗相位phase为“0”时，捕获延迟单元输出数据din_d2的码元位窗的前半部分数据，保存在数据din_ph0中，
解码单元，在相位检测单元输出码元位窗相位phase为“1”时，判断捕获单元输出数据din_ph0与延迟单元输出数据din_d2是否相同，如果相同，则解码输出数据dout为“1”，否则解码输出数据dout为“0”，从而获得FM0编码数据的解码输出数据。
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