[发明专利]一种超宽带短脉冲数据传输编解码方法及编解码模块

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种能有效传输高质量的图像甚至视频数据的高速数据传输编解码方法及其传输编解码模块。

背景技术

随着新一代无线宽带通信技术的发展和产业化进程的展开，以掌上电脑（Personal Digital Assistant简称为PDA）、多媒体手机、平板电脑等为中心的手持多媒体终端得到了广泛的应用，其将成为信息技术普及应用的统一平台，可以支持丰富多彩的各种信息应用，且在各个行业如工业、农业、医疗、教育、家庭和个人通信等中得到快速发展，而高速的数据传输则是支撑其广泛的应用和快速发展的关键技术之一。

当信息终端交换数据时，为了能够有效传输高质量的图像甚至视频数据，势必需要足够高的数据率作为保证。但是，数据率的提高不仅对整个接收机的性能提出了挑战，如接收灵敏度或噪声，而且也考验着模拟基带的放大器、滤波器的功耗。此外，数据率的提高还影响到系统频谱规划。

目前国际上实现新一代无线宽带通信技术的主流收发机系统之一是超宽带短脉冲系统。对于超宽带（Ultra-wide Band，简称UWB）系统，美国联邦通讯委员会（Federal Communications Commission，简称FCC）早在2002年4月就给出了明确的规定。超宽带系统的频率范围在3.1～10.6GHz，功率谱密度小于-41.3dBm/Hz，其频谱在-10dB处，应该满足信号的相对带宽（即信号绝对带宽与中心频率之比）大于20%，或者信号的绝对带宽大于500MHz。可见，超宽带的带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。

研究人员在UWB通信系统协议的框架范围内，提出了另一种实现超宽带的方式——超宽带短脉冲系统。超宽带短脉冲概念的核心是利用了信号在时域持续时间极短对应频域频谱范围展宽的特点，也就是说在时域上通信系统传输的是极短的脉冲，即在一个周期内，通信系统发射了一个具有极小的占空比的信号，通过傅立叶变换，在频域范围内也即传输了一个具有较大频宽的信号，当该信号的频谱宽度大于500MHz的时候，那么该信号就成为了一个标准的UWB信号，其传输协议也就受到了UWB协议的规范了。

目前，应用于超宽带短脉冲系统的最常见的调制方式为OOK调制方式，即在单位时间周期（如T秒）内，如果存在频率为f的超短脉冲信号，那么该单位时间周期内传输数据“1”；在单位时间周期（如T秒）内，如果不存在任何信号时，那么该单位时间周期内传输数据“0”，如图1所示。这样的话，在单位时间周期内只能够传输一个数据码，其时间利用率较低。时间间隔T一般取值范围为0.1us~10us，优选值为1us。具体地说，假设单位时间周期为T=1us，那么如果单位时间周期内只传输一种频率的短脉冲的话，整个短脉冲系统的数据率为1MHz。

然而，如何有效利用超宽带短脉冲系统来提高数据传输速率成为了目前超宽带短脉冲系统的重要课题之一。值得指出的是，在目前的超宽带短脉冲系统中，为了提高数据率，研究人员采取了许多电路和系统手段，将数据率提高即使20～30%，也会导致电路复杂度的大幅上升以及功耗的大幅增加。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超宽带短脉冲数据传输编解码方法及编解码模块，通过改变现有技术中的数据编码方式，在单位时间周期内传输尽可能大的数据码流，从而提高了时间利用率。

为达成上述目的，本发明提供一种超宽带短脉冲数据传输编解码方法，其包括编码方法包括如下步骤：

步骤S11：在每单位时间周期T秒内，接收M位二进制数据流中的N位二进制数据，生成具有特定频率fi的超宽带短脉冲；其中，M为大于等于2的正整数，N为大于等于1的正整数，M大于N；所述特定频率fi取值于f1到fj的本征信号集，i和j为正整数，且j为2^N；

步骤S12：根据剩下的M-N位二进制数据，确定并生成所述具有特定频率fi超宽带短脉冲的幅值Ax；其中，x的取值范围为 1到y的正整数，y为2^M-N；所述特定频率幅值A取值于A1到Ay的本征信号集中；

步骤S13：在每单位时间周期T秒内，将一个具有特定频率fi和幅值的超宽带短脉冲发射出去；

所述的解码方法为与上述编码方法相对应，其包括如下步骤：

步骤S21：在每单位时间周期T秒内，接收所述特定频率fi和幅值Ax的超宽带短脉冲；

步骤S22：根据所述超宽带短脉冲的特定频率fi，还原生成具有M位二进制数据流中的N位二进制数据；