12、物联网单通道动态信号的脉冲十进制编码技术解析

物联网单通道动态信号的脉冲十进制编码技术解析

1. 物联网通信背景与需求

在物联网（IoT）应用中，其基本架构通常为两层结构。第一层充当与互联网的网关，具备优先访问云端的能力；第二层则由各类传感和检测设备组成，它们通过简单且低功耗的物理链路与协议连接到网关。以智能家居为例，照明、空调、安防、消防等电子设备都需要通过智能手机或计算机进行远程控制，部分设备可作为网关，其余则处于边缘位置与网关通信。

对于连接这两层的协议，有几个关键要求：
- 低功耗 ：以延长电池寿命。
- 高数据速率 ：确保在数据传输高峰时能可靠传输。
- 小尺寸 ：降低硅芯片的实现成本。

然而，现有的协议难以同时满足这些要求。例如，像WiFi、WLAN、TCP/IP、USB等提供高数据速率的协议，功耗大且需要复杂的控制器来处理双向通信；而1 - Wire、UART等低功耗协议的数据速率又较低。

2. 脉冲索引通信（PIC）介绍

为填补这一空白，脉冲索引通信（PIC）技术应运而生。PIC是一种单通道协议，无需时钟和数据恢复（CDR）电路。其核心原理是在数据包流中，不直接传输数据位，而是传输开启位（ON bits）的索引，并将这些索引编码为脉冲计数。

PIC的编码过程如下：
- 分段 ：将数据分割成N个独立的、长度为l位的段（N = B / l）。
- 编码 ：为了最大化数据速率，对每个段使用位反转和/或段反转的编码组合