CN107911206B - 一种面向比特的同步通信方法 - Google Patents

一种面向比特的同步通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面向比特的同步通信方法，思路为：两端发送器依次循环发送P个初始时帧，两端接收器从各自接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为第m个比特；如果两端接收器各自提取到的P个比特不是同步码，则令i的值加1，两端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始进行i个比特移位，再分别从移位后的比特流中每Q个比特提取1比特；若两端接收器各自提取的P个比特是同步码，两端发送器分别依次循环发送P个时帧，两端接收器各自接收到P个时帧后分别提取P个时帧的比特同步位进行同步检测；若同步，两端发送器依次循环发送P个时帧；否则两端发送器依次循环发送P个初始时帧进行重新同步。

Description

一种面向比特的同步通信方法
技术领域
本发明属于数据链路层通信技术领域，特别涉及一种面向比特的同步通信方法，适用于无线和有线中的数据、话音通信。
背景技术
现有的面向比特的链路层通信方法中，最有代表性的是IBM的同步链路控制规程SDLC，国际标准化组织ISO的高级数据炼铝控制规程HDLC，美国国家标准协会的先进数据通信规程ADCCP。这些协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位，而且它是靠约定的位组合模式，而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束。
现有的面向比特的同步通信方法中，每传送一帧需要进行重新同步，传输过程中不能进行同步检测，在收发双方采用不同采样时钟的情况下，由于时钟累计误差，每一帧所传输的数据量取决于传输速率(采样时钟速率)，在进行高速率大批量数据传输时效率不高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种面向比特的同步通信方法，该种面向比特的同步通信方法在传输过程中进行同步检测，一旦检测到同步丢失，将进行重新同步，能够在不考虑传输速率的情况下进行连续的大量的数据传输，具有较高的数据链路传输效率和速率。
为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种面向比特的同步通信方法，包括以下步骤：
步骤1，确定本端和对端，所述本端包括本端发送器和本端接收器，所述对端包括对端发送器和对端接收器；确定时帧和同步码，所述时帧包括Q个比特，且Q个比特包括1个比特同步位和Q-1个比特数据位；所述同步码包括P个比特；其中，P和Q分别为设定正整数；
本端发送器用于向对端接收器发送时帧，对端发送器用于向本端接收器发送时帧；
步骤2，两端发送器依次循环发送P个初始时帧，所述初始时帧中Q-1个比特数据位分别为0；两端接收器各自对应接收比特流，两端接收器从各自接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；当两端接收器分别提取到P个比特时转至步骤3；
步骤3，如果本端接收器提取到的P个比特不是同步码，对端接收器提取到的P个比特不是同步码，则转至步骤4；如果本端接收器提取到的P个比特是同步码，对端接收器提取到的P个比特是同步码，则转至步骤5；
步骤4，令i的值加1；两端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始进行i个比特移位，然后再分别从移位后的比特流中每Q个比特提取1比特；当两端接收器分别提取到P个比特时返回步骤3进行同步码判断；其中，i的初始值为0，i的最大值为Q-1；
步骤5，确定本端和对端均已同步，面向比特的同步通信链路建立，执行步骤6；
步骤6，本端发送器向对端接收器依次循环发送P个时帧；对端发送器向本端接收器依次循环发送P个时帧；其中P个时帧中每个时帧第1个比特同步位分别对应填充为同步码，P个时帧中每个时帧剩余Q-1个比特数据位分别对应填充待发送数据，执行步骤7；
步骤7，两端接收器各自接收到P个时帧，并分别通过提取P个时帧的比特同步位后进行同步检测；如果同步检测后检测到本端处于同步，对端处于同步，返回步骤6；否则转至步骤8；
步骤8，同步检测后检测到本端失步，对端失步，返回步骤2进行重新同步。
本发明的有益效果：
第一本发明方法属于数据链路层通信方法，不依赖于任何一种字符编码集，全双工通信，能够用于无线和有线数据和话音通信，有较高的数据链路传输效率和速率。
第二，本发明方法在数据传输过程中能够同时进行同步检测，因此数据传输可靠，尤其是在进行高速和大批量数据传输时(如话音数据)，比现有的其他面向比特的通信方法具有优势。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种面向比特的同步通信方法流程图；
图2为同步反码在时帧中的填充方式示意图；
图3为同步正码在时帧中的填充方式示意图。
具体实施方式
参照图1，为本发明的一种面向比特的同步通信方法流程图；其中所述面向比特的同步通信方法，包括以下步骤：
步骤1，确定本端和对端，所述本端包括本端发送器和本端接收器，所述对端包括对端发送器和对端接收器；确定时帧和同步码，所述时帧包括9个比特，且9个比特包括1个比特同步位和8个比特数据位；所述同步码包括15个比特。
本端发送器用于向对端接收器发送时帧，对端发送器用于向本端接收器发送时帧。
具体地，一个时帧包括9个比特，第1个比特为同步位，其余8个比特为数据位，如表1所示。
表1
同步位 数据位
1比特 8比特
步骤2，两端发送器依次循环发送15个初始时帧，所述初始时帧中8个比特数据位分别为0；两端接收器各自对应接收比特流，两端接收器从各自接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；当两端接收器分别提取到15个比特时转至步骤3。
步骤3，如果本端接收器提取到的15个比特不是同步码，对端接收器提取到的15个比特不是同步码，则转至步骤4；如果本端接收器提取到的15个比特是同步码，对端接收器提取到的15个比特是同步码，则转至步骤5；
具体地，所述同步码，包括同步正码000101101100101和同步反码111010010011010，所述同步正码是本端同步时本端发送器向对端接收器发送，对端同步时对端发送器向本端接收器发送；所述同步反码是本端未同步时本端发送器向对端接收器发送，对端未同步时对端发送器向本端接收器发送，所述同步正码和所述同步反码互反且都包含15个比特。
在所述两端发送器依次循环发送15个时帧之前，还包括初始同步，其过程为：
两端发送器将各自要发送的同步反码(未同步时发送)或同步正码(已同步时发送)依次按比特填入15个初始时帧中的对应比特同步位，15个初始时帧中的所有比特数据位分别填充为0，15个比特的同步正码或15个比特的同步反码需要15个初始时帧进行传输，并且比特同步位先发送，如图2所示。
所述如果本端接收器提取到的15个比特是同步码，对端接收器提取到的15个比特是同步码，还包括：
(1)如果本端接收器提取到的15个比特是同步正码，则本端同步且获知对端同步；对端接收器提取到的15个比特是同步正码，对端同步且获知本端同步，转步骤5。
(2)如果本端接收器提取到的15个比特不是同步码，则本端获知本端未同步；对端接收器提取到的15个比特是同步反码，则对端同步且获知本端不同步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个初始时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到15个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定本端同步，转步骤5。
(3)如果对端接收器提取到的15个比特不是同步码，则对端获知对端未同步；如果本端接收器提取到的15个比特是同步反码，则本端同步且获知对端不同步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个初始时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到15个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定对端同步，转步骤5。
步骤4，令i的值加1；两端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始向左进行i个比特移位，然后再分别从移位后的比特流中每9个比特提取1比特；当两端接收器分别提取到15个比特时返回步骤3进行同步码判断；其中，i的初始值为0，i的最大值为8。
步骤5，确定本端和对端均已同步，面向比特的同步通信链路建立，执行步骤6。
步骤6，本端发送器向对端接收器依次循环发送15个时帧；对端发送器向本端接收器依次循环发送15个时帧；其中15个时帧中每个时帧第1个比特同步位分别对应填充为同步码，15个时帧中每个时帧剩余8个比特数据位分别对应填充待发送数据，执行步骤7。
步骤7，两端接收器各自接收到15个时帧，并分别通过提取15个时帧的比特同步位后进行同步检测；如果同步检测后检测到本端处于同步，对端处于同步，返回步骤6；否则转至步骤8。
具体地，所述同步检测，其过程为：
两端接收器各自接收到P个时帧，并通过提取P个时帧的比特同步位后分别与同步码比较，判断其是同步正码还是同步反码；
(a)如果本端接收器提取的15个比特不是同步码，对端接收器提取的15个比特是同步反码，则对端确定本端失步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定本端同步，然后转至步骤5。
(b)如果都不是同步码，则转至步骤2进行重新同步。
(c)如果对端端接收器提取的15个比特不是同步码，本端接收器提取的15个比特为同步反码，则本端确定对端失步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定对端同步，然后转至步骤5。
(d)如果本端接收器提取的15个比特为同步正码，则确认本端已同步，并且对端也同步，转至步骤5。
(e)如果对端接收器提取的15个比特为同步正码，则确认对端已同步，并且本端也同步，转至步骤5。
步骤8，同步检测后检测到本端失步，对端失步，返回步骤2进行重新同步。
具体地，所述同步检测后检测到本端失步，对端失步，还包括：
1)同步检测后检测到本端失步，对端同步，即本端不同步，对端同步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到15个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定本端同步，然后转至步骤5.
2)同步检测后检测到本端同步，对端失步，即本端同步，对端不同步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送15个时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每9个比特提取1个比特，提取的1个比特为9个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到15个比特且提取的15个比特为同步正码，此时确定对端同步，然后转至步骤5。
两端同步后，两端接收器可以各自接收对端的数据；在9比特的时帧中，由于有1个比特的同步位，所以数据接收过程中可以通过提取同步位进行同步检测，同步检测过程和初始同步完全相同，如果同步检测检测到本端处于同步，本端发送器发送同步正码，以便对端可以进行同步检测和通知对端自己处于同步状态；如果检测到本端失步，进入到初始同步状态，进行重新同步，本端发送器发送同步反码，以便对端可以进行同步检测和通知对端自己处于失步状态。
如果同步检测检测到对端处于同步，对端发送器发送同步正码，以便本端可以进行同步检测和通知本端自己处于同步状态；如果检测到对端失步，进入到初始同步状态，进行重新同步，对端发送器发送同步反码，以便本端可以进行同步检测和通知本端自己处于失步状态。
本端同步后，通过从比特流中接收时帧，提取数据位，接收对端的数据；对端同步后，可以向时帧中填充同步正码和待发送数据，向本端发送时帧数据。
对端同步后，通过从比特流中接收时帧，提取数据位，接收本端的数据；本端同步后，可以向时帧中填充同步正码和待发送数据，向对端发送时帧数据。
制造和使用方法
本发明可以适用于一切比特流的数据通信，一般可以通过FPGA实现图2中的功能模块。

Claims (7)

1.一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确定本端和对端，所述本端包括本端发送器和本端接收器，所述对端包括对端发送器和对端接收器；确定时帧和同步码，所述时帧包括Q个比特，且Q个比特包括1个比特同步位和Q-1个比特数据位；所述同步码包括P个比特；其中，P和Q分别为设定正整数；
本端发送器用于向对端接收器发送时帧，对端发送器用于向本端接收器发送时帧；
步骤2，两端发送器依次循环发送P个初始时帧，所述初始时帧中Q-1个比特数据位分别为0；两端接收器各自对应接收比特流，两端接收器从各自接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；当两端接收器分别提取到P个比特时转至步骤3；
步骤3，如果本端接收器提取到的P个比特不是同步码，或对端接收器提取到的P个比特不是同步码，则转至步骤4；如果本端接收器提取到的P个比特是同步码，并且对端接收器提取到的P个比特是同步码，则转至步骤5；
步骤4，令i的值加1；本端接收器或对端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始进行i个比特移位，然后再分别从移位后的比特流中每Q个比特提取1比特；当本端接收器或对端接收器分别提取到P个比特时返回步骤3进行同步码判断；其中，i的初始值为0，i的最大值为Q-1；
步骤5，确定本端和对端均已同步，面向比特的同步通信链路建立，执行步骤6；
步骤6，本端发送器向对端接收器依次循环发送P个时帧；对端发送器向本端接收器依次循环发送P个时帧；其中P个时帧中每个时帧第1个比特同步位分别对应填充为同步码，P个时帧中每个时帧剩余Q-1个比特数据位分别对应填充待发送数据，执行步骤7；
步骤7，两端接收器各自接收到P个时帧，并分别通过提取P个时帧的比特同步位后进行同步检测；如果同步检测后检测到本端处于同步，对端处于同步，返回步骤6；否则转至步骤8；
步骤8，同步检测后检测到本端失步，对端失步，返回步骤2进行重新同步。
2.如权利要求1所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤1中，所述时帧，还包括：
每个时帧包括Q个比特，所述1个比特同步位为Q个比特中第1个比特，Q-1个比特数据位为其余Q-1个比特；
所述同步码，包括同步正码和同步反码，所述同步正码是本端同步时本端发送器向对端接收器发送，对端同步时对端发送器向本端接收器发送；所述同步反码是本端未同步时本端发送器向对端接收器发送，对端未同步时对端发送器向本端接收器发送，所述同步正码和所述同步反码互反且都包含P个比特。
3.如权利要求1所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤2中，在所述两端发送器依次循环发送P个时帧之前，还包括初始同步，其过程为：
两端发送器将各自要发送的同步反码或同步正码依次按比特填入P个初始时帧中的对应比特同步位，P个初始时帧中的所有比特数据位分别填充为0，P个比特的同步正码或P个比特的同步反码需要P个初始时帧进行传输，并且比特同步位先发送。
4.如权利要求2所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤3中还包括：
(1)如果本端接收器提取到的P个比特是同步正码，则本端同步且获知对端同步；对端接收器提取到的P个比特是同步正码，对端同步且获知本端同步，转步骤5；
(2)如果本端接收器提取到的P个比特不是同步码，则本端获知本端未同步；对端接收器提取到的P个比特是同步反码，则对端同步且获知本端不同步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个初始时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定本端同步，转步骤5；
(3)如果对端接收器提取到的P个比特不是同步码，则对端获知对端未同步；如果本端接收器提取到的P个比特是同步反码，则本端同步且获知对端不同步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个初始时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定对端同步，转步骤5。
5.如权利要求1所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤4中，所述两端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始进行i个比特移位，具体为：
两端接收器在各自接收的比特流中分别从第m个比特开始向左进行i个比特移位。
6.如权利要求2所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤7中，所述同步检测，其过程为：
两端接收器各自接收到P个时帧，并通过提取P个时帧的比特同步位后分别与同步码比较，判断其是同步正码还是同步反码；
(a)如果本端接收器提取的P个比特不是同步码，对端接收器提取的P个比特是同步反码，则对端确定本端失步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定本端同步，然后转至步骤5；
(b)如果都不是同步码，则转至步骤2进行重新同步；
(c)如果对端端接收器提取的P个比特不是同步码，本端接收器提取的P个比特为同步反码，则本端确定对端失步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定对端同步，然后转至步骤5；
(d)如果本端接收器提取的P个比特为同步正码，则确认本端已同步，并且对端也同步，转至步骤5；
(e)如果对端接收器提取的P个比特为同步正码，则确认对端已同步，并且本端也同步，转至步骤5。
7.如权利要求6所述的一种面向比特的同步通信方法，其特征在于，在步骤8中，所述同步检测后检测到本端失步，对端失步，还包括：
1)同步检测后检测到本端失步，对端同步，即本端不同步，对端同步，此时对端发送器向本端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个时帧，本端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定本端同步，然后转至步骤5；
2)同步检测后检测到本端同步，对端失步，即本端同步，对端不同步，此时本端发送器向对端接收器发送同步正码，同时依次循环发送P个时帧，对端接收器对应接收比特流，并从接收的比特流中每Q个比特提取1个比特，提取的1个比特为Q个比特中任意一个，记为第m个比特，第m个比特为假定比特同步位；直到提取到P个比特且提取的P个比特为同步正码，此时确定对端同步，然后转至步骤5。
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