专利名称：一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通讯信号传输技术领域，尤其涉及一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统。
背景技术：
随着无线通信技术成熟和工业控制大型化、分散化和复杂化发展趋的要求，无线通信作为传统现场总线的补充，在工业控制领域开始得到越来越多的应用。特别是对于控制结点分布广、敷设通信线路困难、或者有移动对象的工业现场，如移动机械设备、露天煤矿生产调度系统和大城市轨道交通管理系统等，必须采用无线的方式建立通信连接.无线通信网络相对有线网络抗干扰性较差，特别是工业现场的环境十分恶劣，较差的信道传输特性以及噪声的影响，大大降低了无线通信网络的性能.而另一方面，由于工业控制的特殊性，对实时性和可靠性的要求都很高，这两个性能指标反映在通信网络上就是数据报文传输的实时性和报文在约束时间范围内能被正确接收的概率.这两个性能指标是紧密相关的，当可靠性得不到保证，势必造成出错报文的多次重传，而影响到报文传输的实时性.同样，实时性不能满足的话，可靠性也无法实现.正是工业控制对于通信网络的高要求和无线通信低可靠性的矛盾存在，大大阻碍了无线通信在工业控制中的广泛应用。为此在工业控制中为了保证数据通信的可靠性和实时性一般提出(ARQ)重发请求和(FEC)前向纠错两种方式。ARQ通信系统设备简单，可靠性高，但信道较差时，系统可能经常处于重发状态而使传输效率非常低。在工业控制通信网络中为了保证传输的可靠性，须采用ARQ的应答机制，但是工业现场环境中无线通信信道特性较差，单独采用ARQ可能会造或报文不断出错重传，影响传输的实时性，而FEC恰好能够较好地抑制差错。鉴于FEC和ARQ系统各自的优点，适当地把它们结合起来构成混合差错控制系统，在ARQ系统中引入一个FEC子系统，这个FEC子系统能纠正少数错误图样以减少重传的次数，无法纠正时就采用ARQ的重传机制.这样增强了系统可靠性又保证了效率。Reed-Solomon (简称RS)码是差错控制领域中一类重要的线性分组码，是FEC前向纠错码的一种方式，具有较强的纠正突发错误和随机错误的能力，广泛应用于各种差错控制领域。虽然RS解码器可在FPGA或ASIC上实现IP核。但目前国内RS编码速度约为 400 Mb / s，纠错能力为4 bit，仍存在编码速度低、纠错能力不完善、系统的吞吐率受限等问题。然而，每一种纠错码都只具备有限的纠错能力，当连续误码个数超过它的纠错能力之后，接收端的纠错译码便不能有效地降低信道误码率，甚至还会造成某种程度的恶化。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是现有信号传输误码率比较高，导致信号传输效率低的问题。[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其包括将所要发射的信号进行编码，再进行传输的信号发射模块；以及与所述信号发射模块连接的，对接收到的信号进行对应的解码的信号接收模块。进一步地，所述信号发射模块包括用于信号进行RS编码的RS编码器。进一步地，所述信号发射模块还包括与所述RS编码器连接的，用于对进行了 RS 编码的信号进行交织编码的交织码编码器。进一步地，所述信号接收模块包括与所述交织码编码器相连接的，用于对交织码编码器传输过来的信号进行交织码解码的交织码解码器。进一步地，所述信号接收模块还包括与所述交织码解码器相连接的，用于对交织码解码器传输过来的信号进行RS解码的RS解码器。本实用新型的有益效果在于降低了信号传输误码率，提高了信号传输效率。
图1为本实用新型一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统一实施例示意图。图2为本实用新型图1所示信号发射模块11的模块示意图。图3为RS编码的GF的除法电路的组成框图。图4为使用VHDL实现RS编码的编码电路示意图。图5为交织编码的RTL电路结构的组成框图。图6为本实用新型图1所示信号接收模块12的模块示意图。图7为RS解码一种实现方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。请参阅图1，其是本实用新型一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统一实施例示意图。本实用新型提供一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其包括信号发射模块11和信号接收模块12。信号发射模块11和信号接收模块12之间可以通过有线连接，也可以通过无线连接。信号发射模块11用于将所要发射的信号进行编码，再进行传输。信号接收模块12用于对接收到的信号进行对应的解码。请参阅图2，其是本实用新型图1所示信号发射模块11的模块示意图。信号发射模块11，包括相互连接的RS编码器111和交织码编码器112。其中，RS 编码器111用于信号进行RS编码；交织码编码器112用于对进行了 RS编码的信号进行交织编码。RS编码器111的原理及实现方式如下所述RS码是特殊的循环码，所以可以根据循环码的方法编码，艮P R (x) =xn-km (χ) MODg (χ)[0032]码字就为C(x)=xn-km (χ)+R (χ)码字的生成多项式g(χ) = (χ+α ) (χ+α2) = χ2 + ( α2+α )χ + α 3求监督码的关键就在于取余的除法运算，本发明的是RS (10，8)码，它是RS (15， 13)码的缩短码，码长η=10比特，信息码长度k=8比特，能纠错t=l。因为RS (10，8)是RS (15，13)的缩短码，所以它的码元符号m=4比特。其GF的除法电路的组成为框图见图3 ；使用VHDL实现RS (10，8)的编码电路如下图4。交织码编码器112的原理及实现方式如下所述从某种意义上说，交织码是一种信道改造技术，在发送端让码流通过交织器改变排列次序，在接收端让码流通过交织器再使之恢复原来的排列次序。这样做的结果就是使信道中成串分布的错误被分配到不同的码字中，变成了单个孤立的错误，这种的应用正好解决了 RS编解码电路纠错能力不能纠错连续成串个数超过t 问题。交织编解码的关键在于行、列变换的实现，在FPGA设计时设计两个存贮区域，每个区域共有10*10个存款区，并且每个区域的输入和输出都是并行输入串行输出，在工作时，一个区域在接收数据的同时，另一个区域是输出数据，两个区域的数据是轮换输入和输出，这样保证了数据的实时性。根据其原理和理论设计经过Quartus综合后，得到RTL电路结构如图5。请参阅图6，其是本实用新型图1所示信号接收模块12的模块示意图。信号接收模块12，包括相互连接的交织码解码器121和RS解码器122。交织码解码器121与交织码编码器112之间可以通过有线连接，也可以通过无线连接。交织码解码器121用于对交织码编码器112传输过来的信号进行交织码解码。RS解码器122用于对交织码解码器121传输过来的信号进行RS解码。[0044]RS解码器122的实现方式如下举例所述RS解码过程相对复杂，对于循环码的解码有很多种的方法，有梅杰特解码 (Meggit，1961)、大数逻辑解码(Reed，1954)、门限解码(Massey，1961 )、信息组解码 (Prange, 1962 )。最经典的方法当属梅杰特解码器，它充分利用了循环码的循环特征。其[10，8]的循环码的梅杰特解码电路如图7。本实用新型一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统在上海申通地铁列车故障数据无线自动采集中进行了应用，在列车上的故障数据无线自动采集装置和车站站台上的上位机及无线装置进行通信。由车站站台的上位机通过装有本发明的无线装置和车上装有本发明的无线采集装置进行通信和数据传输。在数据采集和通信过程中，本发明的纠错方法实现了无线数字通信中数据正确， 保证了数据的正确性和完整性。另外，借助FPGA运行速度快的优点，通信系统的实时性要求得了更好的满足，在现代数字通信系统中，FPGA的应用相当广泛，尤其是在对基带信号的处理和整个系统的控制中，FPGA不但能大大缩减电路的体积，提高电路的稳定性，而且先进的开发工具使整个系统的设计调试周期大大缩短。
5[0051]本实用新型的有益效果如下所述1、较强的纠错能力，最大限度的节省硬件开支，提高速度的算法。2、充分离散编码数据以确保提高扩大纠错能力，又要能减少硬件开支的编码方法。3、和外部接口具有很好的兼容性。这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例， 以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求1.一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其特征在于，包括将所要发射的信号进行编码，再进行传输的信号发射模块；以及与所述信号发射模块连接的，对接收到的信号进行对应的解码的信号接收模块。
2.根据权利要求1所述的一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其特征在于，所述信号发射模块包括用于信号进行RS编码的RS编码器。
3.根据权利要求2所述的一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其特征在于，所述信号发射模块还包括与所述RS编码器连接的，用于对进行了 RS编码的信号进行交织编码的交织码编码器。
4.根据权利要求3所述的一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其特征在于，所述信号接收模块包括与所述交织码编码器相连接的，用于对交织码编码器传输过来的信号进行交织码解码的交织码解码器。
5.根据权利要求4所述的一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，其特征在于，所述信号接收模块还包括与所述交织码解码器相连接的，用于对交织码解码器传输过来的信号进行RS解码的RS解码器。
专利摘要本实用新型公开了一种针对误码错误实现自动纠错的信号传输系统，将所要发射的信号进行编码，再进行传输的信号发射模块；以及与所述信号发射模块连接的，对接收到的信号进行对应的解码的信号接收模块。本实用新型的有益效果为降低了信号传输误码率，提高了信号传输效率。
文档编号H04W28/04GK202206401SQ20112018595
公开日2012年4月25日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者王棱馨 申请人:上海慧时软件有限公司, 上海慧桥电气控制工程有限公司, 上海慧桥电气自动化有限公司, 上海慧桥电气设备成套有限公司, 上海慧桥自动化科技有限公司