《现代电子技术》2006年第17期摘录:长电缆数字化传输系统的可靠性设计
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2006年第17期总第232长电缆数字化传输系统的可靠性设计杨金林,薛兵(中国地震局地震预测研究所北京100036)摘要:纠错编码被广泛应用在各种数字通讯、数字广播和数据存储系统中。随着单片机、DSP和FPGA等器件的快速发展,越来越容易在各种通用硬件平台上实现纠错编码。在长电缆的地震数据数字化传输中,采用单片机和FPGA实现Reed—Solomon编码和交织编码,保证恶劣传输务件下可靠的高速数据传输,就此传输系统的功能结构以及编解码方案做简要介绍。关键词:电缆传输;精确授时;前向纠错(FEC);交织码;Reed—Solomon(RS)码中图分类号:TP274’.2文献标识码:B文章编号:1004ReliableDesignofDigitalCableTransmissionSystemYANGJinlin,XUEBing(InstituteofEarthquakeScienceChinaEarthquakeAdministration.Beijing,100036.China)Abstract.-Correctioncodeiswidelyusedindigitalcommunications,digitalbroadcastanddatastoragesystems.WiththedevelopmentofMicroControlUnit(MCU),DigitalSignalProcessor(DSP),FieldProgrammableGateArrav(FPGA),itismorefacilitytoimplementcorrectioncodeingeneralhardwareenvironment.UsingMCUinsensors,andFPGAindataacaui—sition,toachieveReed--Solomoncodeandinterleavedcodetoensurehighqualityandhighspeedtransmissioninworseenvi—ronment.Abriefintroductionaboutfunctionblockandencoder/decoderofthistransmissionsystemispresented.Keywords:cabletransmition;precisiontimeservice;ForwardErrorCorrection(FEC);interleavedcode;Reed—Solomon(RS)codingl引-g2本方案传输系统编码和调制框图在地震前端数字传输系统(以后简称传输系统)中,一方面,传输信道中存在各种干扰.严重影响传输质量,另一方面,传感器上传的数据量越来越大,要求传输速率越来越高,此外.前端数/模转换对时间服务的低抖动要求也越来越严格。因而开发抗干扰强、容量大、效率高、固定延时的传输系统成为尤为迫切的问题。传输系统承载的信息分为上行和下行2类,主要有以下5类:数/模转换(A/D)后的地震观测数据;传感器的工作状态信息;采集器对传感器的控制命令;传感器的供电;给A/D的准确的GPS时间信息(1pps:秒脉冲)。上行速率(从传感器到采集器)100kb/s,下行(从采集器到传感器)为24kb/s。采用图1方案可以很好地完成以上的设计目标。图1数字传输的接口设计原理收稿日期:2006—03—13传输系统中采集器下行给传感器A/D所需要的精确的GPS时间信息,时间信息的输入和输出要重点考虑。由于采用的HDB3编码中,最多连续出现3个0,始终不会连续出现2个高电平;所以,利用这一特性,定义包头为11110000;秒脉冲序列为00001111。下行速率为24kb/s,每个包头1B,加28B数据,等待1B发送时间后,接着发送第2个包;所以每秒可以发送100个包(100—24k/(30*8));每100个包中的第一个包为秒脉冲序列,秒脉冲序列在包头位置,后接28b的空白数据,下行的基本框图如图2所示,上行类似,无秒脉冲电路。秒脉冲捉取图2下传系统基本框图传感器发送的数据量大,而且对能耗比较敏感,所以,在解码器中设计丢包计数器来统计误码率,利用误码率的35
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