[发明专利]一种同轴电缆曼彻斯特编解码方法

说明书

本发明公开了一种同轴电缆曼彻斯特编解码方法，首先在通信系统编码端插入前导序列和同步头，与信息码元一起形成一帧串行数据序列，再经过移位寄存器实现并串转换，并采用异或方式进行曼彻斯特编码；在解码端先实现时钟同步；再对数据进行曼彻斯特译码，将曼彻斯特码元转换为二进制NRZ码，使用串行方式提取同步头帧头，最后以同步头帧头为起始点，利用同步时钟进行串并转换，实现曼彻斯特码元的解码及并行化。本发明以基带通信方式在单芯同轴电缆上进行信号的耦合与编解码，可以在单芯同轴电缆上为终端供电的同时，实现主机和终端的高速双向实时通信，具有体积小、可实现性强、实时性高、建立连接速度快等优点，并能够实现远距离高速串行通信。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种曼彻斯特编解码方法。

背景技术

利用同轴电缆进行通信主要应用在石油探测，水下机器人等特殊作业场景中，这些应用环境具有三个共同点：一、对电缆的尺寸有严格的要求，需要电缆较细、适宜于拖曳或布放；二、电缆一端连接或拖曳着一台终端设备，同时为终端提供直流或交流电源，是终端设备的动力缆和承重缆，要求具有一定的抗拉特性；三、对通信速率和通信的实时性有较严格的要求，需要能够把信息实时无损上传。为了应对这种特殊场景，通常会选择单芯同轴电缆，这种同轴缆体积较小，外层包覆着一层抗拉层，具有极大的拉断力。在这种电缆中进行全双工通信，只能采用串行化方式进行信号的传输，其中曼彻斯特码元自身包含时钟信息，抗干扰能力强，易于解码，适合于作为同轴电缆中的传输码。

现有文献及研究中，类似的通信方法有电力线通信技术，该技术主要用于电力系统中，实现供电和通信的双功能。一般采用一个安规电容和耦合变压器组成耦合网络，将调制后的数字信号耦合到电力线上，或解耦合电力线上的数字信号。到目前为止，电力线通信的速率分为两种：一种是低速通信，用于电力系统关键参数的记录与传输，例如：电压、用电量等，波特率主要为9600bps，在耦合时采用了FSK、PSK等调制技术；还有一种采用OFDM方式的电力线通信技术，这种方式速率较高，可以达到10Mbps的波特率，但其编码解码的实现十分复杂，且初始化过程较慢，数据延时较长。

现有技术存在如下缺点：

(1)没有适用于单芯同轴电缆的基带通信系统相关技术实现，电力线通信系统采用数字调制解调的方式进行通信，例如：FSK、PSK或OFDM等，硬件及软件实现较复杂；

(2)现有的曼彻斯特码元解码方法为了实现起始码元的判别，需要在曼彻斯特码元之前添加特殊码元，会影响曼彻斯特码元自带时钟的连续性，不利于曼彻斯特码元的基带通信；

(3)电力线通信方法中，FSK调制速度较低，OFMD系统初始化时间较长；

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种同轴电缆曼彻斯特编解码方法，首先在通信系统编码端插入前导序列和同步头，与信息码元一起形成一帧串行数据序列，再经过移位寄存器实现并串转换，并采用异或方式进行曼彻斯特编码；在解码端先实现时钟同步；再对数据进行曼彻斯特译码，将曼彻斯特码元转换为二进制NRZ码，使用串行方式提取同步头帧头，最后以同步头帧头为起始点，利用同步时钟进行串并转换，实现曼彻斯特码元的解码及并行化。本发明以基带通信方式在单芯同轴电缆上进行信号的耦合与编解码，可以在单芯同轴电缆上为终端供电的同时，实现主机和终端的高速双向实时通信，具有体积小、可实现性强、实时性高、建立连接速度快等优点，并能够实现远距离高速串行通信。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：在通信系统编码端插入前导序列和同步头；

步骤2：把前导序列、同步头和信息码元统一打包，形成一帧串行数据序列，并放入小容量FIFO缓冲区中，再使用移位寄存器实现并串转换，最后采用异或方式进行曼彻斯特编码；

步骤3：将编码后的数据通过耦合网络耦合到同轴电缆；