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数字视频监控系统中信道编码系统的研究与设计

作　者: 石小磊
导　师: 邹玲
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 信道编码 数字视频广播 里德-索罗门码 卷积码 维特比译码
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要


当今通信应用领域,如何提高数据传输的速率和可靠性成为了越来越重要的研究方向。信道编码是指在信号传输过程中,通过使被传输信号更有效地承受各种各样的信道减损带来的影响,从而提高通信系统的性能。数字视频监控系统通常由摄像机等前端设备、传输系统和主控显示记录设备三大部分组成,随着电子和多媒体技术的发展,数字视频监控系统设备综合性能不断提高。本文介绍欧洲DVB标准的信道编码方案,同时设计了基于DVB-S的数字视音频监控系统。本文首先详细介绍了数字电视的相关背景知识和标准。接着对截短信道外码RS码和内码卷积码的数学理论以及编解码的原理进行了详尽的分析。在编码输入块长度相同的前提下,RS码与其他线性码相比能获得最优的码距。卷积码被广泛运用于通信系统中,以提高数据在有噪信道中的传输可靠性。维特比于1967年发明了Viterbi译码器,作为卷积码的主要译码策略,Viterbi算法通常运用于卷积码译码。卷积码以其优异的性能,近年来广泛运用于深空通信以及无线通信中。WCDMA采用卷积码编码器将音频和MPEG-4视频信号进行编码,最大的编码速度为2Mbps。最后提出了依据DVB-S标准的数字通信系统的设计,基于全集成压控振荡器(VCO) ADF4360-1芯片的本振源信号发生模块为系统中频发射机提供稳定的2.33GHz信号。本文利用QuartusⅡ开发工具和硬件描述语言Verilog,以Altera公司EP1C12Q240C8 FPGA芯片为载体,设计了基于改进BM算法的RS(204,188)译码器和基于Viterber最大似然译码算法的卷积码译码器。仿真结果表明模块的性能高效,频率可达50MHz,并且充分利用了FPGA硬件资源,功能和性能均达到了系统的要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章 引言  8-16
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 有噪信道编码理论研究进展  10-11
  1.3 数字电视系统的关键技术及标准  11-15
    1.3.1 数字电视系统中的关键技术  12-13
    1.3.2 数字电视相关标准  13-15
  1.4 论文选题和主要研究内容  15-16
第2章 信道编码与调制方案研究  16-25
  2.1 信道编码理论  16
  2.2 差错控制编码相关技术  16-19
    2.2.1 差错控制方式  17-18
    2.2.2 信道编码性能指标  18
    2.2.3 信道编码结构  18-19
  2.3 信道编码及调制技术  19-24
    2.3.1 常用调制方式及用途  19-20
    2.3.2 DVB-S信道编码及调制  20-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 里德·索罗门(RS)码的研究  25-34
  3.1 域及伽罗华域  25-26
    3.1.1 域  25
    3.1.2 伽罗华域  25-26
  3.2 RS数据包的结构  26-27
  3.3 RS编译码算法研究  27-33
    3.3.1 RS码的编码及截短选择  27-29
    3.3.2 RS码译码算法  29-32
    3.3.3 RS码纠错性能  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章 卷积编译码研究与设计  34-45
  4.1 卷积码基本理论  34-35
  4.2 卷积码的描述方法  35-39
    4.2.1 卷积码的生成矩阵表示  35-36
    4.2.2 卷积码状态图及码重分布  36-38
    4.2.3 卷积码树图描述  38-39
  4.3 卷积码的概率译码  39-44
    4.3.1 最大似然译码基本原理  40
    4.3.2 Viterbi译码步骤、特点及性能限  40-42
    4.3.3 Fano译码算法  42-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章 本振源及信道译码系统设计  45-59
  5.1 系统整体设计  45-47
  5.2 本振源设计  47-48
    5.2.1 电路参数设定  47-48
    5.2.2 编程控制及目标寄存器初始化  48
  5.3 信道译码设计  48-58
    5.3.1 Altera Quartus Ⅱ开发流程  48-49
    5.3.2 RS(204,188)译码器设计  49-53
    5.3.3 Viterbi译码器设计  53-57
    5.3.4 系统仿真结果  57-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章 总结与展望  59-61
  6.1 本文工作总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录  65-72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信道编码理论
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