[发明专利]一种应用于多媒体传感网的并行信道编码装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)体制的无线多媒体传感网络的传输节点，尤其涉及其中的信道编码装置。

背景技术

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器节点开始出现，并且引起了人们的极大关注。这种无线传感器节点构成无线传感网能够协调地感知、采集和处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，并发布给需要这些信息的用户。无线传感网将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，深刻地改变了人与自然的交互方式；可以广泛地应用于军事、工农业控制、生物医疗、环境监测等诸多领域。

目前，感器网络研究的一个重要方面是在能量严重受限的微型节点上如何实现简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)采集、传输与处理。然而，随着监测环境的日趋复杂多变，由这些传统传感器网络所获取的简单数据愈加不能满足人们对环境监测的全面需求，迫切需要将信息量丰富的图像、音频、视频等媒体引入到以传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测。由此，多媒体传感器网络应运而生。

在大多数的无线传感器节点的布设环境中都存在着各种各样的噪声、干扰等，对无线信道中传输的信号造成损伤，降低无线通信系统的性能。因此，在无线通信系统中，都需要加入信道编码装置，对信源给出的数据按照预定的格式进行封装，并加入一些冗余的信息，配合上接收端的信道译码装置可以有效地对抗无线信道中的干扰和噪声等造成的损伤，从畸变的信号中提取出正确的数据。

在已有的多媒体传感器节点中，对信道编码装置包括卷积编码器，打孔器和交织器三个部分。在卷积编码器部分，由一个移位寄存器组成，将信源部分送入的数据串行地输入移位寄存器中。再根据选定的生成多项式，从移位寄存器中取出特定的比特送入加法器。加法器的数目根据选定的码率来确定，对于1/2码率的卷积编码器则需要两个加法器。卷积编码器的数据再送入打孔器，打孔器根据预先确定的码率对应的打孔方式，对加法器输出的码流进行选通并作并串变换。打孔器的设置是为了在信道质量相对较好的情况下，可以灵活的去掉卷积编码器编码的码流中不必要的冗余数据，改变卷积编码的码率，以提高系统的频谱效率。由于卷积编码得到的码流是具有很强的相关性的，译码时就是利用这种相关性来纠正码流中一些突发的误码。当码流遭遇到持续较长时间的干扰和噪声时，会导致较长序列的误码，以致于译码器无法恢复，因此需要在卷积编码器后设置一个交织器，将卷积编码的码流打散，从而分散持续时间较长的误码序列。交织器本质是大小预先确定的一个寄存器矩阵，码流按行写入后再按列读出。在实现时通常用一个RAM来构造这个寄存器矩阵，由一个写地址产生器来计算码字写入的地址，并由一个读地址产生器来计算码字读出的地址。参见图1。

在无线多媒体传感器网络中，为了支持对实时视频，语音等的传输，需要信道编码器能够具备较高的数据吞吐率。传统的传感器节点中都是通过提高编码器的工作时钟来实现，这种做法一方面需要编码器工作在较高的时钟上，导致造成较大的能耗(因为在集成电路中能耗与工作时钟的平方成正比)；另一方面，这种方式在实现时需要严格约束路径的延时，增加设计上的困难。

发明内容

本发明的目的设计出一种一种应用于无线多媒体传感网络的并行信道编码装置。

本发明要解决的是现有多媒体传感器节点中的信道编码器工作时钟较高的问题。

为了达到上述目的，本发明至少包括：一个串并变换器，一个并行卷积编码器，一个打孔器和一个并行交织器。

所述的串并变换器将信源输入的数据按序号奇偶拆分成两路并行的数据，奇序号作为第一路，偶序号作为第二路。

所述的并行卷积编码器与串并变换起相连，它由一个移位寄存器和若干个位异或器组成。移位寄存器的长度根据所选择的生成多项式而定。位异或器的数目与所选择的码率对应，若选择1/2的码率，则需要两个位异或器。根据选定的生成多项式，位异或器读取移位寄存器某些元素的值进行处理，得到两路并行的卷积编码码流。移位寄存器的每个存储单元都由两位存储空间，分别存放串并变换器输出的两个比特。位异或运算器根据位异或运算法则对移位寄存器中读出的数据进行异或处理。