CN105634564A - 一种电磁波模拟数字高进制传输系统及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁波模拟数字高进制传输系统及其传输方法，该系统由数据协议建立模块、二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块和宽频段电磁波发射接收模块组成。二进制数据与高进制数据模拟转换模块包含第一指令存储单元、数据分析单元、数据加码减码输出单元。高进制数据分配电磁波段模块包含第二指令存储单元、高进制数代码存储单元、电磁波段数据对应代码存储单元、对比数据输入输出单元。将计算机二进制数据等份分割转换成三进制及以上的模拟高进制数据，并用模拟高进制数据配对的电磁波段以最短振荡周期数发射；再反向解码还原成二进制数据。本发明使数据的信号干扰小、能耗低、数据传输量大、安全性强。

Description

一种电磁波模拟数字高进制传输系统及其传输方法

技术领域

本发明涉及电磁波传输数据领域，具体是一种电磁波模拟数字高进制传输系统及其传输方法。

背景技术

目前世界上电磁波数据传输全部都是基于电磁波的频率和振幅变化来模拟二进制数字信号，传输的都是二进制数据。为了加大数据传输量，各种电磁波数据传输方法被发明出来。现今应用最广的是多信道并发数据传输方式，但此方式和所有基于信号载波转变原理的传输方式，传输数据都没有独有性，在复杂环境下每个数据接收方都要先处理无用的干扰数据才能从中提取真数据。而且对于每一组发出的数据都要添加数据地址数据开头数据结尾等固定值信息，因此对于所有基于二进制数字模拟模式的传输方法及系统都造成更大的数据传输量提升压力。现今世界基于电磁波的数据传输要求更高的传输速度和效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据的信号干扰小、能耗低、数据传输量大、安全性极强的电磁波模拟数字高进制传输系统及其传输方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电磁波模拟数字高进制传输系统，由四种模块组成，分别为数据协议建立模块、二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块和宽频段电磁波发射接收模块；

数据协议建立模块包含指令集存储单元、通讯协议规则代码存储单元、通讯协议建立数据存储单元、数据转换指令集存储单元、数据分配指令集存储单元；指令集存储单元存储控制指令集，通过触发控制指令集来控制数据协议建立模块中的其他单元；通讯协议规则代码存储单元存储建立通讯协议需要的规则代码；通讯协议建立数据存储单元用于存储建立通讯协议后存储协议数据的单元；指令集存储单元调用其中的协议数据来分配数据转换指令集存储单元和数据分配指令集存储单元中的指令发送；数据转换指令集存储单元存储二进制数据转换分割指令和进制数的二进制数据；调出的指令发送到二进制数据与高进制数据模拟转换模块；数据分配指令集存储单元存储高进制数据分配指令集，调出的指令发送到高进制数据分配电磁波段模块；

二进制数据与高进制数据模拟转换模块，包含第一指令存储单元、数据分析单元、数据加码减码输出单元；其中第一指令存储单元存储数据协议建立模块输入的指令；数据分析单元调用指令对二进制数据进行比较；二进制数据流入数据加码减码输出单元后根据数据分析单元流入的二进制数据和比较后的数据代码，调用第一指令存储单元存储的指令对二进制数据进行处理，得到二进制数据串；

高进制数据分配电磁波段模块，包含第二指令存储单元、高进制数代码存储单元、电磁波段数据对应代码存储单元、对比数据输入输出单元；第二指令存储单元存储数据协议建立模块中的数据分配指令集存储单元输入的高进制数据分配指令集；用于控制高进制数据分配电磁波段模块中的其他单元；高进制数代码存储单元存储高进制数的二进制代码；电磁波段数据对应代码存储单元储存由宽频段电磁波发射接收模块传输过来的不同频率波长电磁波的二进制代码；由第二指令存储单元的指令控制该二进制代码与高进制数的二进制代码进行配对；对比数据输入输出单元是先将二进制数据与高进制数据模拟转换模块输入的二进制数据串与高进制数代码存储单元中的高进制数的二进制代码比对，比对完成后触发其对应的电磁波的二进制代码传输到宽频段电磁波发射接收模块；

宽频段电磁波发射接收模块，包含数据、指令存储单元，代码转换单元，数据交互计算单元，电磁振荡电路单元，天线；数据、指令存储单元用于接收和存储与数据协议建立模块的交互数据；代码转换单元用于将接收到高进制数据分配电磁波段模块传输来的电磁波的二进制代码和数据交互计算单元所使用的二进制代码根据指令进行转换；数据交互计算单元通过二进制代码控制电磁振荡电路发出电磁振荡或者接收电磁振荡电路单元的反馈信号后经过计算转换成二进制数据。

作为本发明进一步的方案：规则代码包括周边设备搜索通讯代码、如何分配电磁波段代码与进制数转换规则代码。

作为本发明进一步的方案：数据协议建立模块输入二进制数据与高进制数据模拟转换模块的指令包括分割代码、比较指令与传指令。

作为本发明进一步的方案：数据分配指令集包含高进制数的二进制码调用指令、电磁波段分配指令与数据输入输出控制指令。

一种电磁波模拟数字高进制传输方法，以发射和接收时能分辨波长和频率的电磁波为单独的进制数字，将计算机二进制数据等份分割转换成三进制及以上的模拟高进制数据，并用模拟高进制数据配对的电磁波段以最短振荡周期数发射；在宽频段电磁波发射接收模块再反向解码还原成二进制数据。

作为本发明进一步的方案：模拟高进制数字是理论上的数字，实际是以二进制数据在系统模块中代替，其作用是分割二进制数据并配对电磁波。模拟高进制数据与单独频率波长的电磁波配对方式由数据协议建立模块控制，采用顺序或乱序。

作为本发明进一步的方案：每个宽频段电磁波发射接收模块控制发射和接收时分辨的电磁波的最短振荡周期数为一个高进制数字信号。

作为本发明进一步的方案：最短振荡周期数是指宽频段电磁波发射接收模块控制发射的电磁波最短振荡周期数和接收时能分辨的电磁波最短振荡周期数相比较长的最短振荡周期数。

作为本发明进一步的方案：宽频段电磁波发射接收模块发射接收的电磁波是含有伴随电磁波的电磁波数据；其中伴随电磁波为设备通讯双方建立通讯协议时主设备分配给客户设备的固定波长频率的电磁波。

作为本发明进一步的方案：伴随电磁波可以是单独固定波长频率的电磁波，也可以是多个固定波长频率的电磁波组合；伴随电磁波可以当做设备数据传输时的固定数据，其中包含但不限于客户端地址与数据有效时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是以一种全新的原理来诠释数据与电磁波的关系，从而提出一种高进制数据传输方法及系统。本发明基于现有的电磁波发射接收技术。增加二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块，以现有设备发射和接收时可分辨波长和频率的电磁波为单独的进制数字，将计算机二进制数据转化成三进制及以上的高进制数据，并用高进制数据配对的电磁波段以最短振荡周期数发射；在宽频段电磁波发射接收模块再反向解码还原成二进制数据。进制数越高，需要发射电磁波的次数越少，数据的信号干扰也越小，能耗更低、数据传输量更大，同时在数据传输时具有极强的安全性。

抗干扰方式是以固定波长频率的电磁波伴随数据电磁波同步发射，在接收时只有附加伴随电磁波的电磁波数据为真数据，不带伴随电磁波的信号数据直接删除。伴随电磁波为主设备与客户机建立协议时分配给客户机独有波长频率的电磁波。此电磁波也可用于确定客户机地址，以及数据的其他固定值数据，因此每份传输数据不用添加地址信息和其他可以协议保存的固定值信息数据，而是在接收端基于通讯协议自动添加，因而减少了无用数据传输量，从而增大数据传输效率。而伴随电磁波可以是一个单独波长频率的电磁波，也可以是几个电磁波组合，多组合电磁波可以用于大量设备接入时减少电磁波段的浪费。

最短振荡周期数是指宽频段电磁波发射接收模块可以控制发射出去的最短电磁波振荡周期数和接收时可以分辨的最短电磁波振荡的周期数，这两种周期数是以相对长的周期数为准。以此周期数为基准，数据发送方可以按顺序直接快速发送高进制数字数据而不用对电磁波进行调制。

因为此方法是基于现有的电磁波发射接收技术，所以可以在电磁波带宽充裕的情况下，可以倍增高进制数和配对的电磁波段，用以倍增数据传输速率。这里比现有技术传输速率更高的优势在于，在主设备与客户机协议确定伴随电磁波后不用为每一个客户机独立划分多个通讯信道，因而可以释放出大量的空闲电磁波段。这些空闲电磁波段可以被分成若干组高进制数的电磁波段，从而也可以应用现有的电磁波并发技术提高数据传输率。

安全性方面，电磁波可以为共有数据波段，也可以为每个客户端独立建立电磁波段。共有电磁波段可以为所有客户端配对同一序列进制数电磁波，也可以为每一个客户独立配对进制数与电磁波，虽然使用同一电磁波段，但因配对顺序不同则不同接收方解码出来的二进制数据也完全不同。独立电磁波段是为每一个客户分配一个独立电磁波段传输数据，另外给予独立的伴随电磁波段。

由上所述，本发明基于现有电磁波数据传输设备和技术，因而不用进行硬件设备和软件的大的革新。而更快更安全的数据传输方法具有极大的经济价值。

附图说明

图1为本发明一个实施例的设备沟通示意图。

图2为本发明一个实施例的数据传输流程图。

图3为本发明一个实施例中的数据协议建立模块示意图。

图4为本发明一个实施例中的二进制数据与高进制数据模拟转换模块示意图。

图5为本发明一个实施例高进制数据分配电磁波段模块示意图。

图6为本发明一个实施例宽频段电磁波发射接收模块示意图。

图7为本发明一个实施例中主设备与多个客户端的数据通讯传播示意图。

图8为本发明一个实施例中的一种电磁波段的乱序序分配方式示意图。

图9为本发明一个实施例中的一种十六进制数据电磁波段的顺序分配方式示意图。

图10为本发明一个实施例中4位二进制与十六进制模拟数字对应表。

图11为本发明一个实施例中的伴随波Z的双波频组合配对方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，普通二进制数据以每等份截取转化成三进制及以上高进制N，高进制N为模拟数字，从二进制转换成高进制就是分解等份的二进制数据，而模拟数字高进制数字是理论上的数字，实际是以二进制数据在系统模块中代替，其作用是分割二进制数据并配对电磁波。

如图1、图2所示本发明应用需要四种模块，分别为数据协议建立模块、二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块和宽频段电磁波发射接收模块。

图3中数据协议建立模块属于总控制模块，内部包含指令集存储单元、通讯协议规则代码存储单元、通讯协议建立数据存储单元、数据转换指令集存储单元、数据分配指令集存储单元。指令集存储单元存储控制指令集，与系统交互数据，系统通过触发控制指令集来控制模块中的其他单元。通讯协议规则代码存储单元存储建立通讯协议需要的规则代码，包括周边设备搜索通讯代码、如何分配电磁波段代码、进制数转换规则代码等。通讯协议建立数据存储单元用于存储建立通讯协议后存储协议数据的单元；指令集存储单元调用其中的数据来分配数据转换指令集存储单元和数据分配指令集存储单元中的指令发送。数据转换指令集存储单元存储二进制数据转换分割指令和进制数的二进制数据，如需转换成4进制时，需要调用4进制所有进制数00、01、10、11，分割代码、比较指令、传输指令等；调出的指令发送到二进制数据与高进制数据模拟转换模块。数据分配指令集存储单元存储高进制数据分配指令集，主要包含高进制数的二进制码调用指令，电磁波段分配指令，数据输入输出控制指令等；调出的指令发送到高进制数据分配电磁波段模块。

数据协议建立模块通过宽频段电磁波发射接收模块扫描周边设备，根据现有技术向设备电磁波覆盖区域发射沟通电磁波数据，通过周边其他设备反馈信息来除去正在使用的电磁波段，选出空闲电磁波段进行分配。根据可分配电磁波段带宽来设定进制数N和伴随波数Z，其分配方式如图8、图9、图11。

图4为本发明一个实施例二进制数据与高进制数据模拟转换模块示意图。其中包含第一指令存储单元、数据分析单元、数据加码减码输出单元。其中第一指令存储单元存储数据协议建立模块输入的分割代码、比较指令、传指令等。数据分析单元调用分割代码、比较指令对二进制数据进行比较。数据流入数据加码减码输出单元后根据数据分析单元流入的二进制数据和比较后的数据代码，调用分割代码、传指令等对二进制数据进行处理；如图2中的01数据串分割，在物理层面上就是对每4位二进制数之间增加一组代表分割含义的二进制数据串；处理后的数据根据指令传输出去。

以图2所示十六进制分割数据时是每4位二进制分割成一个数组。分割出的二进制数组是各个不同二进制数组，此二进制数组换算成高进制数据后可以对应高进制数的各个数字如图2、图10所示如0000对应十六进制数的0，0110对应十六进制数的6。分割出的二进制数组进入高进制数据分配电磁波段模块。如图2所示高进制数据分配电磁波段模块是数据协议建立模块根据通讯协议分配电磁波段与二进制数据对应关系如图2、图10中0000对应电磁波N0、0110对应电磁波的N6，当分割出的二进制数据符合其中的电磁波段与二进制数据对应关系时，则二进制数据对应电磁波N可以发射，在数据协议建立模块调控下与数据伴随信号Z同时发出。接收方接收数据时先分辨伴随波Z，当伴随波符合协议确定电磁波时，N信号为真，此电磁波信号进入高进制数据分配电磁波段模块转换成对应的模拟高进制数据，模拟高进制数据进入二进制数据与高进制数据模拟转换模块转换组合成二进制数据。

图5为本发明一个实施例高进制数据分配电磁波段模块示意图。其中包含第二指令存储单元、高进制数代码存储单元、电磁波段数据对应代码存储单元、对比数据输入输出单元。第二指令存储单元存储数据协议建立模块中的数据分配指令集存储单元输入的高进制数的二进制码调用指令、电磁波段分配指令、数据输入输出控制指令等指令；用于控制高进制数据分配电磁波段模块的其他单元。高进制数代码存储单元存储高进制数的二进制代码，包含各种基础高进制的二进制代码集，如3进制代码为0、1、10，4进制代码00、01、10、11等，还有图2、图10中的十六进制代码等。电磁波段数据对应代码存储单元储存由宽频段电磁波发射接收模块传输过来的不同频率波长电磁波的二进制代码；由第二指令存储单元的指令控制其中代码与高进制数代码进行配对。如图2中对比数据输入输出单元的作用是先将二进制数据与高进制数据模拟转换模块输入的二进制数据串与高进制数代码存储单元中的二进制代码比对，比对完成后触发其对应的电磁波的二进制代码传输到宽频段电磁波发射接收模块。

图6为本发明一个实施例宽频段电磁波发射接收模块示意图。其中包含数据、指令存储单元，代码转换单元，数据交互计算单元，电磁振荡电路单元，天线。数据、指令存储单元用于与数据协议建立模块交互数据，接收和存储指令，存储由数据交互计算单元计算出的电磁波最小振荡周期数、划分电磁波带宽等数据代码。代码转换单元用于将接收到高进制数据分配电磁波段模块传输来的电磁波的二进制代码和数据交互计算单元所使用的二进制代码根据指令转换。数据交互计算单元、电磁振荡电路单元和天线都是已有技术，数据交互计算单元通过二进制代码控制电磁振荡电路发出电磁振荡或者接收电磁振荡电路单元的反馈信号后经过计算转换成二进制数据。数据交互计算单元用于调制和解调电磁信号、计算电磁波最小振荡周期数、划分电磁波带宽。

对于二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块如图1、图2。

伴随电磁波Z为一个也可以是几个不同波频电磁波组合。如图11所示，此示意图中伴随波Z为双波频组合。适用于有大量客户端而可分配的电磁波段少时，将有限的波段组合来扩大用户量。在实际应用时也可根据需要用三波频组合，或四波频以上的组合。

图2是以图1中系统为例，当一串二进制代码进入系统后最终变为电磁波信号发射出去的流程图。其中协议规定进制数分配模式为十六进制。进制数与电磁波配对表存储于高进制数据分配电磁波段模块，用以对应模拟的高进制数也就是四位二进制数。图中36个01数据链分割成九组十六进制代码串经过与进制数与电磁波对应表对应，最终以9个附带伴随电磁波Z的N信号从宽频段电磁波发射接收模块发出。

在分配N和Z时，可以乱序配对波频和N及Z信号如图8所示，也可以自由选择配对顺序，可以极大加强数据在传输当中的保密程度。因为以伴随波Z为主导，所以在数据通讯时N中的电磁波信号可以服务于多个收发方，N与电磁波配对关系应用于所有设备如图9所示。在高保密协议下，每个设备可以拥有独立的N与电磁波配对关系，可以在一定时间内自动改变或者是在进行密码登陆主设备时另外附加进制数与波频配对自由选择项。

图7中主设备在发射数据电磁波对客户设备时。相同数据电磁波N0需要分发给Z1Z2Z4，则将N0与Z(1/2/4)同时发射，Z1、Z2、Z4客户端接收到N0与伴随波Z1、Z2、Z4，判断数据为真保留。Z(0/3/5)客户端没有接收到与之相符的伴随波，判断数据为假删除。主设备发射N3+Z2数据电磁波单独给Z2客户端，则只有Z2客户端判断真数据。Z5客户端向主设备发射N8+Z5数据电磁波，则不需要在数据链添加客户端地址，当主设备接收到N8+Z5数据时，根据协议添加地址和其他固定值信息，其他客户端判断数据为假删除。

图8、图9为电磁波段的分配方式示意图。其中图8为十进制数字波频分配示意图，为乱序分配方式。图9为十六进制数字波频分配示意图，为顺序分配方式。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电磁波模拟数字高进制传输系统，其特征在于，由四种模块组成，分别为数据协议建立模块、二进制数据与高进制数据模拟转换模块、高进制数据分配电磁波段模块和宽频段电磁波发射接收模块；

数据协议建立模块包含指令集存储单元、通讯协议规则代码存储单元、通讯协议建立数据存储单元、数据转换指令集存储单元与数据分配指令集存储单元；指令集存储单元存储控制指令集，通过触发控制指令集来控制数据协议建立模块中的其他单元；通讯协议规则代码存储单元存储建立通讯协议需要的规则代码；通讯协议建立数据存储单元用于存储建立通讯协议后存储协议数据的单元；指令集存储单元调用其中的协议数据来分配数据转换指令集存储单元和数据分配指令集存储单元中的指令发送；数据转换指令集存储单元存储二进制数据转换分割指令和进制数的二进制数据；调出的指令发送到二进制数据与高进制数据模拟转换模块；数据分配指令集存储单元存储高进制数据分配指令集，调出的指令发送到高进制数据分配电磁波段模块；

二进制数据与高进制数据模拟转换模块，包含第一指令存储单元、数据分析单元、数据加码减码输出单元；其中第一指令存储单元存储数据协议建立模块输入的指令；数据分析单元调用指令对二进制数据进行比较；二进制数据流入数据加码减码输出单元后根据数据分析单元流入的二进制数据和比较后的数据代码，调用第一指令存储单元存储的指令对二进制数据进行处理，得到二进制数据串；

高进制数据分配电磁波段模块，包含第二指令存储单元、高进制数代码存储单元、电磁波段数据对应代码存储单元、对比数据输入输出单元；第二指令存储单元存储数据协议建立模块中的数据分配指令集存储单元输入的高进制数据分配指令集；用于控制高进制数据分配电磁波段模块中的其他单元；高进制数代码存储单元存储高进制数的二进制代码；电磁波段数据对应代码存储单元储存由宽频段电磁波发射接收模块传输过来的不同频率波长电磁波的二进制代码；由第二指令存储单元的指令控制该二进制代码与高进制数的二进制代码进行配对；对比数据输入输出单元是先将二进制数据与高进制数据模拟转换模块输入的二进制数据串与高进制数代码存储单元中的高进制数的二进制代码比对，比对完成后触发其对应的电磁波的二进制代码传输到宽频段电磁波发射接收模块；

宽频段电磁波发射接收模块，包含数据、指令存储单元，代码转换单元，数据交互计算单元，电磁振荡电路单元，天线；数据、指令存储单元用于接收和存储与数据协议建立模块的交互数据；代码转换单元用于将接收到高进制数据分配电磁波段模块传输来的电磁波的二进制代码和数据交互计算单元所使用的二进制代码根据指令进行转换；数据交互计算单元通过二进制代码控制电磁振荡电路发出电磁振荡或者接收电磁振荡电路单元的反馈信号后经过计算转换成二进制数据。

2.根据权利要求1所述的电磁波模拟数字高进制传输系统，其特征在于，规则代码包括周边设备搜索通讯代码、如何分配电磁波段代码与进制数转换规则代码。

3.根据权利要求1所述的电磁波模拟数字高进制传输系统，其特征在于，数据协议建立模块输入二进制数据与高进制数据模拟转换模块的指令包括分割代码、比较指令与传指令。

4.根据权利要求1所述的电磁波模拟数字高进制传输系统，其特征在于，数据分配指令集包含高进制数的二进制码调用指令、电磁波段分配指令与数据输入输出控制指令。

5.一种电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，以发射和接收时能分辨波长和频率的电磁波为单独的进制数字，将计算机二进制数据等份分割转换成三进制及以上的模拟高进制数据，并用模拟高进制数据配对的电磁波以最短振荡周期数发射；在宽频段电磁波发射接收模块再反向解码还原成二进制数据。

6.根据权利要求5所述的电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，模拟高进制数据与单独频率波长的电磁波配对方式由数据协议建立模块控制，采用顺序或乱序。

7.根据权利要求5所述的电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，每个宽频段电磁波发射接收模块控制发射和接收时分辨的电磁波的最短振荡周期数为一个高进制数字信号。

8.根据权利要求5所述的电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，最短振荡周期数是指宽频段电磁波发射接收模块控制发射的电磁波最短振荡周期数和接收时能分辨的电磁波最短振荡周期数相比较长的最短振荡周期数。

9.根据权利要求5所述的电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，宽频段电磁波发射接收模块发射接收的电磁波是含有伴随电磁波的电磁波数据；其中伴随电磁波为设备通讯双方建立通讯协议时主设备分配给客户设备的固定波长频率的电磁波。

10.根据权利要求9所述的电磁波模拟数字高进制传输方法，其特征在于，伴随电磁波包含但不限于客户端地址与数据有效时间。