数字音频无线传输系统中的前向纠错电路及硬件验证平台的设计与实现

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本文研究了一种应用于数字音频无线传输系统中的前向纠错(FEC)算法和相应的电路设计,搭建了一个硬件验证平台,并在验证平台上完成了电路的误比特率测试。测试结果显示,当信道误比特率为3×10-3时,经过前向纠错,误比特率降到10-7以下。在前向纠错的设计部分,文章首先根据系统的误比特率要求选择了RS(Reed-Solomon)码和交织器作为前向纠错部分的基本构架,再根据Matlab的仿真结果得到了具体的编解码参数和码字结构,最后在FPGA中用硬件描述语言VerilogHDL实现了各个编解码模块,并给出了测试数据、实现结果及时序仿真波形图。在系统设计过程中,对模块的合理划分及各个模块之间的协同工作做了仔细的推敲。按照自上而下的设计方法将各个模块逐一细化,各模块之间通过端口信号连接来进行通信,模块内部则由状态机控制时序。在编写代码时,采用尽量贴近硬件的实现方式,充分考虑FPGA芯片内部资源的合理开销及VerilogHDL的可并发执行的设计理念,力求做到耗用资源少而速度快,以满足产品成本、性能和实用性的要求。在硬件验证平台的设计部分,文章根据音频信号的特点选择了适当的外围芯片,并且针对无线传输接收端的同步问题,采用了三种算法来减少失步现象,即扰码/解扰算法,改进型的过采样算法,以及帧同步协议。本文对硬件验证平台的外围电路和相关算法也作了详细介绍。
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