DAB的发射系统主要包括处于节目提供商位置的信源编码器,处于广播台演播室位置的复接器和处于发射机内部的COFDM(编码正交频分复用)编码调制器。其中COFDM可分为信道编码、OFDM调制和数字上变频。本文主要讨论使用FLEX10K系列FPGA来实现信道编码的功能。
DAB的信道编码部分主要包括能量扩散、卷积编码和删除、时间交织等,输入为来自复接器的ETI(业务群传输接口Ensemble Transport InteRFace)帧,输出为DAB传输帧。能量扩散的作用是通过对二进制序列的随机化处理使频谱扩散,减少连'0'和连'1'的出现,以保证接收端比特按时恢复。对于信号的传输来说,由于卷积编码引入了大量的冗余比特,因此DAB的信道编码采用删除型的卷积编码。DAB发射机使用时间交织技术来纠正突发性的块差错。它按照既定的规则打乱数据排列顺序,使得信道中成块的错误分散在不同帧中,再结合卷积编码的点纠错能力,可以使接收机能够纠正移动传输中经常出现的块差错。
2 FLEX10K系列特点
FLEX10K系列是Altera公司生产的一种嵌入式可编程逻辑器件PLD-Programmable Logic Device 。Flex可更改逻辑单元阵列采用可重构的CMOS SRAM单元,其结构集成了实现通用多功能门阵列所需的全部特征。FLEX10K系列器件容量可达25万门,能够高速度、高性能地将整个数字系统集成于单个器件中。FLEX10K系列的高密度和易于在设计中实现复杂宏函数与存储器,使其可以适应系统级设计的要求。
FLEX10K器件可通过Altera的MAX PLUS II 系统来开发,它具有强大的功能,支持原理图、硬件描述语言(VHDL,AHDL,verilogHDL)等多种输入方式。用FPGA来实现DAB信道编码器,大大简化了系统结构。而且VHDL描述语言的使用缩短了开发时间,增强了系统的可读性,便于后续产品的升级。如果想改变软件设计,只要修改程序、重新编译、下载即可,十分方便。即使要改变硬件设计,也可通过重新分配FPGA管脚实现,不需大规模改动原有的硬件。从信道编码器的的功能特点看,大部分是比特操作。如果使用DSP或单片机,每个指令周期只能处理一个字节中的一比特,效率相当低。而FPGA可以对多个比特同时并行操作,大大提高了处理效率。由于FPGA的最高工作频率在100MHz以上,所以可以通过提高FPGA的工作频率来提高其处理数据的速度。
本设计中所用的FLEX10K100A FPGA是FLEX10K系列中的一种,它的等效门数为10万门,内建24K字节RAM,可用的I/O管脚达到189个,核心电压3.3V,支持5V输入输出。设计中采用原理图和VHDL语言混合输入的方法。
DAB的发射系统主要包括处于节目提供商位置的信源编码器,处于广播台演播室位置的复接器和处于发射机内部的COFDM(编码正交频分复用)编码调制器。其中COFDM可分为信道编码、OFDM调制和数字上变频。本文主要讨论使用FLEX10K系列FPGA来实现信道编码的功能。
DAB的信道编码部分主要包括能量扩散、卷积编码和删除、时间交织等,输入为来自复接器的ETI(业务群传输接口Ensemble Transport InteRFace)帧,输出为DAB传输帧。能量扩散的作用是通过对二进制序列的随机化处理使频谱扩散,减少连'0'和连'1'的出现,以保证接收端比特按时恢复。对于信号的传输来说,由于卷积编码引入了大量的冗余比特,因此DAB的信道编码采用删除型的卷积编码。DAB发射机使用时间交织技术来纠正突发性的块差错。它按照既定的规则打乱数据排列顺序,使得信道中成块的错误分散在不同帧中,再结合卷积编码的点纠错能力,可以使接收机能够纠正移动传输中经常出现的块差错。
2 FLEX10K系列特点
FLEX10K系列是Altera公司生产的一种嵌入式可编程逻辑器件PLD-Programmable Logic Device 。Flex可更改逻辑单元阵列采用可重构的CMOS SRAM单元,其结构集成了实现通用多功能门阵列所需的全部特征。FLEX10K系列器件容量可达25万门,能够高速度、高性能地将整个数字系统集成于单个器件中。FLEX10K系列的高密度和易于在设计中实现复杂宏函数与存储器,使其可以适应系统级设计的要求。
FLEX10K器件可通过Altera的MAX PLUS II 系统来开发,它具有强大的功能,支持原理图、硬件描述语言(VHDL,AHDL,verilogHDL)等多种输入方式。用FPGA来实现DAB信道编码器,大大简化了系统结构。而且VHDL描述语言的使用缩短了开发时间,增强了系统的可读性,便于后续产品的升级。如果想改变软件设计,只要修改程序、重新编译、下载即可,十分方便。即使要改变硬件设计,也可通过重新分配FPGA管脚实现,不需大规模改动原有的硬件。从信道编码器的的功能特点看,大部分是比特操作。如果使用DSP或单片机,每个指令周期只能处理一个字节中的一比特,效率相当低。而FPGA可以对多个比特同时并行操作,大大提高了处理效率。由于FPGA的最高工作频率在100MHz以上,所以可以通过提高FPGA的工作频率来提高其处理数据的速度。
本设计中所用的FLEX10K100A FPGA是FLEX10K系列中的一种,它的等效门数为10万门,内建24K字节RAM,可用的I/O管脚达到189个,核心电压3.3V,支持5V输入输出。设计中采用原理图和VHDL语言混合输入的方法。
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