[发明专利]一种适合音频基带的抗干扰编解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合于通讯速率要求不高场合的抗干扰简易编码方法，尤其适用于采用音频基带调制的场合。

背景技术

在现实生活中，不是所有需要通讯的设备都具有无线或有线连接的可能，例如两台MP3之间是就不能直接进行有线和无线传输，如果我们试图在这两个设备之间建立数据传输通道，那么可行的方法是采用音频调制的方式来进行，因为这两个设备都具有音频的收、发功能，即音频播放和录音功能。类似的场景还有很多，例如在某些不适合或不允许采用无线电传输的场合实现遥控功能时，也需要用到音频调制方式进行数据传输。但音频数据传输的难度很大，最重要的问题是音频段存在大量的干扰信号，人的说话声音、机器设备的干扰噪音都会导致接收到的信号在解调之后存在着波形不规范问题，这需要找到一种合理的编码方法，以适应这种强干扰环境下的数据传输。

发明内容

本发明的目的是为了消除这种音频调制方式在强干扰环境下的数据波形不规范的问题，而提供的一种新型的通信编码方法，能有效克服抗干扰能力差的缺点，保证了数据通信的有效性和可靠性。

按照本发明提供的技术方案，这是一种具有抗干扰特性的简易编码方法，包括数据编码方法和数据解码方法：

所述数据编码方法，数据0采用比例相等的高电平和低电平来表达，数据1也采用同样的表达方式，但数据1的长度比数据0的长度大50％；数据帧的起始位也用一个固定长度的持续高电平和相同长度的低电平表示，但其持续时间长度大于数据1的两倍，结束位不设置。发送端的处理器通过软件程序将待发送数据帧用矩形波表示，并以OOK方式调制到一个音频频率的载波上；

所述数据解码方法，接收端通过音频接收装置接收调制后的音频，并用软件完成解调和数据解码。在解码过程中，接收端以数据位0的时间长度的十分之一的速度进行过采样。例如数据0的时间周期为2ms，那么他的高电平和低电平周期将分别是1000us，采样周期将为100us。当发生音频干扰时，通常会在OOK调制的停止期间(指调制载波停止时)内产生出较大的变化，我们采用的是有载波为高电平、无载波为低电平的方式进行调制，这样在解调时会在低电平中产生一些短暂的高电平干扰，本发明的变长编码的方式有效的解决了这种特定的干扰形式，在解调时，只要计算高电平和低电平的累计时间长度就可以很好的解决这个问题，因为数据0和数据1的时间长度是完全不同的。

本发明的有益效果是，利用简单的数据编码方法实现了适合于干扰强烈的环境下的数据通讯。并且本发明的方法也同样适合音频调制之外的其他无线传输方式。

附图说明

图1为本发明的音频调制原理图；

图2为本发明的数据位表示方法图；

图3一种被干扰的波形示例。

具体实施方式

如图1所示，发送端采用AT89C51单片机，并通过其P1.0端口实现一个调制输出，接收端采用一个手机麦克风接收。

图2中：(a)是开始位和结束位的表示方法。

(b)是数据位1的表示方法。

(c)是数据位0的表示方法。

下面结合附图和具体实施过程对本发明进一步说明。

例如数据帧内容为(数据帧的形式可以是其它的类型，但各数据位的表示形式类似)：

开始位(1位)+数据位(64位)+截止位(1位)

如图2所示，本发明用高低电平持续时间相等且总长等于4ms的矩形波表示开始位，如图2(a)；用高、低电平持续时间相等且总长等于2ms的矩形波表示数据位1，如图2(b)；用高、低电平持续时间相等且总长等于2ms的矩形波表示数据位0，如图2(c)；用高低电平持续时间相等且总长等于4ms的矩形波表示截至位如图2(a)。在任意一次通讯过程中，数据帧之间间隔超过10ms，以确保不会认错起始位和截止位。

在接收端，程序通过软件方式实现数字解调，从而实现复原的矩形数据波形。但这些波形中包含了干扰信息。如图3所示，是一个典型的干扰数据，由于音频干扰的形式是在调制音频关闭期间容易受到干扰，所以干扰的表现形式是在低电平中“冒出”一些宽度很小的高电平，为了剔除这些干扰数据，需要采取有针对性的的数据识别方法：只需要采用识别本次高电平开始和下一次高电平开始的时间间隔就可以准确得知数据是1还是0了。为了能够精确的知道高电平的开始时间，防止一些偶然跳起的高电平的“毛刺”干扰，高电平的开始判断条件必须是满足一定的时间长度才判定。