一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统，包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括加扰模块、RS编码模块、卷积交织模块、卷积编码模块、内交织模块、星座映射模块、帧形成模块、导频载波和TPS信号模块、OFDM模块。本发明专利技术还提供了一种应用于无人机图传的信道编码与调制方法。本发明专利技术的有益效果是：其信道编码与调制部分采用FPGA实现，使其面积减小，功耗降低，成本降低，并增大了传输速率；卷积交织模块提供了不同的交织深度方案，使其在移动环境下的信息传输具有更强的抗干扰能力；在OFDM模块提出了以循环前缀和固定的伪随机序列作为保护间隔的两种方案，可以使接收端同步时间减少，继而减小系统的延迟时间。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统与方法
本专利技术涉及信道编码与调制系统，尤其涉及一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统与方法。
技术介绍
随着无人机及其相关技术的飞速发展，其应用场合变得越来越广泛。目前，无人机已应用在喷洒农药、电力检测、勘探地质、灾害应急、地图测绘、环境监测等诸多领域。这其中的绝大部分应用场景都会涉及到无线图像传输模块。传统的无线图传(图像传输)以模拟图像为主，其受到稳定性，传输距离，画面质量等的限制。如今，数字图传已成为主要发展趋势，但目前基于CPU或者DSP的数字图传依然面临着成本高，功耗高，可靠性底等诸多问题。因此，无人机数字无线图传仍有很大的优化与发展空间。在现有的无人机图传方案中，常采用基于CPU或者DSP的数字图传方案，其信道编码与调制部分多是基于CPU或多块DSP组合实现的，难以满足当前无人机在一些场合下对于图传系统延迟时间和分辨率的要求。且微型无人机体积较小，所携带电池容量较小。采用多块DSP或CPU的体积较大，占用了无人机上本就不多的空间，高功耗使电池电量消耗迅速。并拉高了无人机的整体成本。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统，其特征在于：包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括加扰模块、RS编码模块、卷积交织模块、卷积编码模块、内交织模块、星座映射模块、帧形成模块、导频载波和TPS信号模块、OFDM模块，其中，所述加扰模块的输出端与所述RS编码模块的输入端连接，所述RS编码模块的输出端与所述卷积交织模块的输入端连接，所述卷积交织模块的输出端与所述卷积编码模块的输入端连接，所述卷积编码模块的输出端与所述内交织模块的输入端连接，所述内交织模块的输出端与所述星座映射模块的输入端连接，所述星座映射模块的输出端与所述帧形成模块的输入端连接，所述导频载波和TPS信号模块的输出端与所述...

【技术特征摘要】
1.一种应用于无人机图传的信道编码与调制系统，其特征在于：包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括加扰模块、RS编码模块、卷积交织模块、卷积编码模块、内交织模块、星座映射模块、帧形成模块、导频载波和TPS信号模块、OFDM模块，其中，所述加扰模块的输出端与所述RS编码模块的输入端连接，所述RS编码模块的输出端与所述卷积交织模块的输入端连接，所述卷积交织模块的输出端与所述卷积编码模块的输入端连接，所述卷积编码模块的输出端与所述内交织模块的输入端连接，所述内交织模块的输出端与所述星座映射模块的输入端连接，所述星座映射模块的输出端与所述帧形成模块的输入端连接，所述导频载波和TPS信号模块的输出端与所述帧形成模块的输入端连接，所述帧形成模块的输出端与所述OFDM模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的应用于无人机图传的信道编码与调制系统，其特征在于：所述卷积交织模块提供交织深度为12/24两种模式供选择；所述卷积编码模块支持1/2，2/3，3/4，5/6，7/8五种码率；所述星座映射模块支持QPSK，16QAM和64QAM三种调制方式；所述导频载波和TPS信号模块向所述帧形成模块插入三种载波信号：离散导频，连续导频和TPS；所述OFDM模块提供了循环前缀和伪随机序列两种保护间隔的模式。3.一种应用于无人机图传的信道编码与调制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的应用于无人机图传的信道编码与调制系统进行以下步骤：S1、加扰，通过加扰模块将输入数据与按要求产生的伪随机序列按位异或，然后将加扰后的数据输出给RS编码模块；S2、RS编码，通过RS编码模块进行RS编码，RS编码模块的所有的运算都是在伽罗华域中进行的，通过伽罗华域的加法和乘法运算得到RS编码包，然后将RS编码包输出给卷积交织模块；S3、外交织，通过卷积交织模块进行外交织，并将外交织结果输出给卷积编码模块；S4、卷积编码，通过卷积编码模块进行卷积编码，并将卷积编码结果输出给内交织模块；S5、内交织，通过内交织模块进行内交织，内交织共含三部分：解复用，比特交织和符号交织，将内交织结果输出给星座映射模块；S6、星座映射，通过星座映射模块进行星座映射，星座映射是把经符号交织输出的v比特位宽的数据符号流按照星座映射规则转换为复数电平符号流的过程，每v比特位宽的输入符号对应星座图中的一个星座点，输出数据采用定点数形式，将星座映射结果输出给帧形成模块；S7、帧形成，通过帧形成模块进行帧形成，通过导频载波和TPS信号模块向帧形成模块插入三种载波信号：离散导频，连续导频和TPS，将帧形成结果输出给OFDM模块；S8、正交频分复用，OFDM模块提供了循环前缀和伪随机序列两种保护间隔的模式。4.根据权利要求3所述的应用于无人机图传的信道编码与调制方法，其特征在于：在步骤S1中，伪随机序列是通过伪随机序列发生器产生的，伪随机序列发生器是一个15位的移位寄存器，其生成多项式为1+x14+x15，伪随机序列发生器主要由15个移位寄存器和若干异或门和与门组成；在一个时钟周期内产生一个字节的伪随机序列，与输入的一个字节数据进行异或，达到加扰的目的。5.根据权利要求3所述的应用于无人机图传的信道编码与调制方法，其特征在于：在步骤S2中，在伽罗华域CF(2m)中，有n＝2m个称号分别为0，a0，a1，…an-2,并且伽罗华域中的每个符号都用a0，a1，a2，…am-1的和来表示，伽罗华域的加法运算为模2加法，即不进位不借位，只对当前位做异或运算；RS编码采用的是RS(204，188)，它是由系统码RS(255，239)前面的51位进行置零操作后编码输出而得；其GF(28)域上的生成多项式g(x)为g(x)＝(x+a0)(x+a1)…(x+a15)(1)其本原多项式p(x)为p(x)＝x8+x4+x3+x2+1(2)本原多项式p(x)＝0的根a为00000010,a＝02HEX；按照伽罗华域的计算规则，令p(a)＝0可以得到a8＝a4+a3+a2+1；依次类推，GF(28)域中的每一个元素都用一组自然基底{1，a1，a2，…，a7}来表示；根据伽罗华域四则运算法则，将g(x)的表达式展开，得到：g(x)＝(x+a0)(x+a1)...(x+a15)＝x16+a120x15+a101x14+a107x13+a109x12+a102x11+a161x10+a176x9+a3x8+a91x7+a191x6+a147x5+a169x4+a182x3+a194x2+a255x+a120(3)将a＝02HEX代入到g(x)表达式，得到：g(x)＝x16+59x15+13x14+104x13+189x12+68x11+209x10+30x9+8x8+163x7+65x6+41x5+229x4+98x3+50x2+36x+59(4)上式中g(x)即为所输出的编码结果，为方便下文说明，将上式中各项系数以字母替代，为：g(x)＝x16+g15x15+g14x14+g13x13+g12x12+g11x11+g10x10+g9x9+g8x8+g7x7+g6x6+g5x5+g4x4+g3x3+g2x2+g1x+g0(5)由上式可知，编码结果由伽罗华域的加法和乘法运算实现，加法由相应元素进行异或得到，乘法器采用标准基乘法器，标准基乘法器的原理如下：GF(28)上任意两个元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖君军，于淼，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44