基于fpga的数字音频广播信道编码器的实现

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1、基于FPGA的数字音频广播信道编码器的实现

2、第1内容显示中摘要：介绍了数字音频广播（DAB）信道编码的原理和关键技术，并应用单片FLEX10K100系列FPGA实现DAB信道编码器。关键词：数字音频广播（DAB）信道编码FPGA1数字音频广播（DAB）发射系统及信道编码器DAB是继调幅和调频广播之后的第三代广播体系。与模拟广播相比它不仅可以提供高质量的声音信号（CD音质），也可以提供数据、图像等多种其他附加服务。它可以保护在高速移动接收时的声音质量，具有很强的抗干扰能力，在同要瓣频带宽度和环境下，DAB可以提供高质量的多种多样的广播节目。5

3、00)this.style.ouseg(this)">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。500)this.style.ouseg(this)">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EnsembleTransportInterface）帧，输出为DAB

4、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，以保护接收端比特按时恢复。对于信号的传输来说，由于卷积编程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发突发笥的块差错。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，可以使按收机能够纠正移动传输中经常出现的块差错。500)this.style.ouseg(this)">2FLEX10K系列特点FLEX10K系列是Altera公司生产的一种嵌入式

5、可编程逻辑器件（PLD-ProgrammableLogicDevice）。FLEX（可更改逻辑单元阵列）采用可重构的CMOSSRAM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宠函数与存储器，使其可以适应系统设计的要求。500)this.style.ouseg(this)">FLEX10K器件可通过Altera的MAXPLUSII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

6、，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管理实现，500)this.style.ouseg(this)">不需大规模改变原有的硬件。从信道编码器的功能特点看，大部分是比特操作。如果使用DSP或单睡机，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

7、大提高了算是效率。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算是数据的速度。本设计中所用的FLEX10K100AFPGA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289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。3用FPGA实现信道编码功能DAB信道编码技术包括ETI解复接、能量扩散、卷积编码和删除和时间交织。其中ETI解得复接和系统控制由一片DSPADSP2181来实现，核心部分能量扩散、卷积编码删

8、除时间交织全部由一片FLEX10K100A实现。一个ETI帧中主要包括帧头信息（本帧及帧内各子通道的相关信息）和主业务流数据MST（包括音频数据码流和快速数据通道FIC）。图1是信道编码的硬件实现示意图。来自复接器的码流（ETI）经E1接口板，解出ETI帧，存入输入双口RAM缓冲区。在每帧（24ms）开始时，控制器2181从输入缓冲区读入ETI帧并根据帧头信息计算得一组控制矢量，并将其写回到输入缓冲区，然后启动FPGA。FPGA首先读入控制矢量，然后根据其描述读入ETI帧中MST域的各子通道数据进行能量扩散、卷积编码和删除、时间交织的处理，

9、结果输出到输出缓冲区给OFDM调制器。其中SRAM交织缓冲区是用来存放用于交织的16帧数据的。500)this.style.ouseg(this)">信道编码的控制器由ADSP2