CN1458772A - 以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法，其编码方式是先定义一单位时间T，对于欲连续数字数据串当中的高电平位元，则以N个单位时间(N×T)传送，而数字数据中的低电平位元，是采M个单位时间(M×T)传送，通过赋予不同的传送时间长度给高、低不同电平的位元信号，在大量传送数据时将大为缩短数据的总传输时间，使发射/接收装置的耗电降低，且仍可保有信号发射/接收端的传输同步要求。
Description
技术领域
本发明是一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法，尤指一种定义不同传送时间长度分别予数字数据中的高、低电平信号，使数据传送的总时间长度可大为缩短，而降低信号的发射/接收装置耗电量。
背景技术
关于无线传输技术的基本概念，发射端是将欲传送的数字数据串先行编码后，再将其调制为类比格式，而数据即以类比格式于传输媒介(例如无线电波，红外线等等)中进行传递，尔后接收端在接收到此一连串的类比信号时，则放大此类比信号且加以解调还原成数字信号，此一连串的数字信号是再经过一解码步骤后即成为原始数字数据。
而在无线传输的编解码方法，原则上要尽可能使数据的传输时间缩短，且发射/接收端要能达到信号同步，以使数据传送正确无误。数据的传输时间最直接的影响即是发射与接收两端的耗电情况，尤其在数据发射端其影响更为明显，例如目前最常见的无线式电脑外围设备，无线键盘、滑鼠等均以无线传输方式与主机端进行信号传递，然上述无线式外围设备，其工作电源是来自于电池，故电力消耗情况即为最主要的考虑因素，当数据传输时间较长时，对发射装置而言，即意谓着必须以更长的操作时间进行数据传送，其耗电量自然相对增加。
请参考图6所示，数据的传输方式一般以“数据包”为单位传送，单一数据包可区分为数个段，由前至后依序分别为前同步(Preamble)段、首标(Header)段、控制(Control)段、数据(Data)段及最后代表数据结束的SFT段。其中在表示数据(Data)段的编码方式，请参考图7所示，目前较常见的有以下几种：
1.NRZ-L(不归零(电平)制)编码：在数字数据的传送过程中，对于代表“1”的数字信号即以高电平(+V)表示，反之对于代表“0”的数字信号即为低电平(-V)。
2.NRZ-M(不归零(传号)制)编码：此种编码方式是仅在数字信号由“0”转为“1”时，才将高电平(+V)降低为低电平(-V)，至于其它数字信号的变化则均维持在高电平(+V)。
3.Unipolar RZ(单极归零制)编码：其在数字信号的“1”时产生一次高低电平(+V、-V)的变化，而“0”的数字信号则维持于低电平。
4.曼彻斯特码(Manchester)：此种编码方式是无论数字信号的“1”或“0”均于每个单位时间内产生一次变化，并以上升缘或下降缘加以区分，于单位时间内具有下降缘即代表“1”，反之上升缘即代表“0”。
5.延迟调制(Delay Modulation)：表示数字数据“1”时，于单位时间内是具有电平变化。其作法为在单位时间内延迟前一位元的电平状态后，便改变其先前电平，而单一的“0”位，则于单位时间内均维持前一位的电平，若连续出现两次以上“0”，则第二个“0”的电平将异于前一位的表示电平。
若采用前述第1至第3种编码方式，由于无法在每个单位时间产生电平变化，导致发射及接收两端较难达成信号同步，故一般较少使用。而前述曼彻斯特编码方式则具备有同步功能在每个单位时均产生变化，较符合无线数据传送接收方面的要求。然而采用曼彻斯特的编码方式在传输大量数据时，往往因为其每个位(bit)，均占用相同单位时间，故使得数据量愈大时，传输时间呈正比关系延长。
举例而言，请参考图8所示，为利用曼彻斯特编码方式对两字节(2Bytes＝16bits)进行编码的示意图，欲传送的数据为01100011_01011110，则其发射端(TX)对此两字节进行编码后的型态即如图中所示，且因每个位元均必须耗费相同单位时间(2T)表示，故其总耗费的时间即为16×2T＝32T，由此可知此种编码方式当数据量庞大时，导致传送时间拉长，使得发射/接收两端的装置耗电量增加。
发明内容
为有效克服上述习用技术缺失，本发明的主要目的是提供一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法，通过对数字数据的“0”与“1”以不同时间长度表示，从而缩短数据传输时间，而获致降低耗电量的效果。
本发明的又一目的是提供一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法，由于本案每位元数据间亦存在着高、低电平变化的特性，数据发射/接收端更可轻易地达到数据接收的同步效果，确保数据传输的稳定性。
为达成上述目的，本发明以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法的一实施例的具体手段，其包括有：
定义一单位时间(T)；
定义数字数据的位“1”以N个单位时间(N×T)表示；
定义数字数据的位“0”以M个单位时间(M×T)表示，且N不等于M；
其中两相邻位元数据呈不同电压电平表示。
本发明以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法的一实施例的具体手段，包括：
定义单位时间(T)；
将以N个单位时间表示的数据，视为数字位“0”；
将以M个单位时间表示的数据，视数字位“1”，且M不等于N。
附图简要说明
为使能进一步了解本发明的结构特征及其他目的，兹附以图式详细说明如后：
图1：是本发明的编码方法示意图。
图2(A)、(B)：是采用本发明进行数字数据编码与常用的曼彻斯特编码的比较示意图。
图3(A)、(B)：是采用本发明的编码方式的一实施例示意图。
图4(A)～(C)：是本发明采周期取样及噪声消除的解码方式示意图。
图5：是采本发明编码方式推广的各式编码组合示意图。
图6：为一组成数据包的各段示意图。
图7：为常用的编码方式示意图。
图8：为常用的曼彻斯特进行数字数据“01100011_01011110”编码的发射及接收解调后的信号偏移实例示意图。
具体实施方式
本发明的概念是将数字数据中的“1”与“0”以不同宽度(T)的信号编码表示，具体而言，请参考图1所示，为利用本发明编码概念的一实施例。当欲传送数字数据的“0”信号时，是以一单位时间宽度(T)表示，而若要传送的数字数据为“1”时，则以两单位时间宽度(2T)表示，且相邻数据之间呈不同电平(由高电平转为低电平，或自低电平转为高电平)。
请参阅图2所示，为采用本发明的编码方式与一常用的编码方式比较图，假设欲传递的数字数据为01100011_01011110，则本发明的编码是利用前述“0”以一个单位时间，“1”以二个单位时间的方式进行数据编码后，即可得到如图2(A)在区段之间所示的数据传输型态。其中在区段中，本发明数据所须的传输作业时间仅为25T，由于数据“0”仅占一个单位时间宽度(1T)，与图2(B)所示的曼彻斯特编码每一数据的宽度均为2T的固定型式相较，其传输时间高达32T，由此可知本发明的可变长度的编码方式可缩短数据的传输时间。
再参考图3所示，若利用本发明的编码方法，当欲传送的数据为00h时(00h是为十六进制，即所有位数据均为“0”)，其作业时间将可缩减为16个单位时间(16T)，若传送数据为FFh时(即所有位元数据均为“1”)，其传送时间为32T，最大值也不比常用的编码方式来得更长。而就一般数字数据的情况下，数据的总传送时间可减少约25％左右，确实具有降低传输时间的效益。
在上述说明中，对于数字信号的“0”是以一个单位时间(1T)编码，而“1”则采用二个单位时间(2T)编码为例说明而已。而实际应用方面则可予变化，如“0”可由2T表示，“1”则以1T表示。
而在接收端方面，其解码方式是采周期取样的方式进行，且可容许适当的误差值。请参考图4(A)所示，若定义数据“0”宽度为5t，而“1”为10t宽度时(t是接收端的取样周期)，在接收时可针对“0”与“1”的数据长度先行定义一适当误差值，例如当信号为12t～8t即代表为“1”，而信号长度为3t～7t则表示为“0”，如此当接收端所收到的数据为图4(B)所示的具有误差时，仍可正确辩认出。再者，当信号于传递过程中受到外在环境的影响时，导致数据信号中夹杂有噪声(noise)，如图4(C)所示，因噪声仅占单一时间t，可轻易判别为属于异常信号，达到过滤噪声的效果。
请参考图5所示，本发明除由不同时间宽度表示“0”、“1”数据外，亦可利用不同的时间宽度(1T、2T、3T)搭配不同的电压电平，组合出多种不同型态的编码表示，以表示特定的传输数据串。如图5所示，共呈现九种不同型态的编码表示手法，故可分别应用于九种相异数据串的编码。
由以上的详细说明中可知，本发明以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编解码方法，其具备的优点是具有：
1.通过对数字数据的“0”与“1”分别定义不同时间长度，将可缩短数据传输时间。
2.由于缩短数据传输时间，可降低发射/接收端装置的处理时间，以降低装置的耗电量而符合节电要求。
3.此数据发射/接收编码方式，可轻易达到数据同步特性，确保数据传送的稳定性。
本发明确已具备前述优点，且相比于现有技术也具备显著的效果改进，综上所述是本发明较佳实施例的具体说明，而非用以限制本发明的权利要求。
Claims (6)
1.一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编码方法，其包括有：
定义一单位时间(T)；
定义数字数据的位“1”以N个单位时间(N×T)表示；
定义数字数据的位“0”以M个单位时间(M×T)表示，且N不等于M；
其中两相邻位元数据呈不同电压电平表示。
2.如权利要求1所述的以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编码方法，其中N大于M。
3.如权利要求1所述的以可变长度信号表示数字数据的无线通讯编码方法，其中N小于M。
4.一种以可变长度信号表示数字数据的无线通讯解码方法，其包括有：
定义单位时间(T)；
将以N个单位时间表示的数据，视为数字位“0”；
将以M个单位时间表示的数据，视数字位“1”，且M不等于N。
5.如权利要求4所述的以可变长度信号表示数字数据的无线通讯解码方法，其中N大于M。
6.如权利要求4所述的以可变长度信号表示数字数据的无线通讯解码方法，其中N小于M。
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