作者：电子科技大学通信与信息工程学院 沈杨豪，李广军

    摘要：研究数字音频无线传输中的前向纠错(fec)算法的设计及实现，对前向纠错中的主要功能模块，如rs编解码、交织器与解交织器等给出基本算法及基于现场可编程门阵列(fpga)和硬件描述语言的解决方案。选用硬件描述语言veriloghdl，在开发工具quartusii4．2中完成软核的综合、布局布线和汇编，在modelsim中进行时序仿真验证，最终下栽到开发板中进行电路验证及测试。

    关键词：rs码；交织；现场可编程门阵列；前向纠错

    1 引言

    目前，无线产品的广泛应用使无线音频和视频的高质量传输成为可能。蓝牙、无限局域网等无线传输设备比较复杂，成本较高，急需开发一种简便的、仅用于流媒体的无线传输平台，将音频数据实时地发送到移动终端。由于音频数据的实时性，不宜采用反馈重传等造成很大时延的差错控制方式。前向纠错码(fec)的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置并自动纠错。这种纠错码信息不需要储存，不需要反馈，实时性好，故可选择前向纠错来实现差错控制。

    笔者设计的系统指标如下：

    ●当信道误码率为3x10-3时，经过前向纠错，误码率降到10-7以下；

    ●数据源使用的是s/pdif民用数字音频格式标准[1]；

    ●信号时延远小于人的分辨能力(40ms)；

    ●芯片资源耗用不超过20万门；

    rs码即里德-所罗门码，它是能够纠正多个错误的纠错码，具有同时纠正突发性错误和随机性错误的能力[2]，而且编解码相对简单。考虑到系统的误码率和资源耗用，拟采用rs码作为前向纠错码。

    在无线信道中，比特差错经常成串发生，这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特，而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才最有效。为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误，可以运用交织技术来分散这些错误，使长串的比特差错变成短串差错，从而可以用前向码对其纠错。

    用本系统传输数据时，在发端先对数据进行rs编码(外码)，再进行交织处理，最后再进行rs编码(内码)。收端次序和发端相反，先进行内码解码，接着进行去交积处理完成错误分散，最后进行外码解码，纠正内码未能纠正的错误。通过这种2维的rs编解码，可以充分利用rs码纠错能力强的特点，降低系统的误码率。也可考虑使用迭代译码[3]。若1次2维译码的效果无法满足需求，则将译码后的数据反馈回译码器，进行1次迭代译码。迭代次数的增加会带来相应的资源开销和时延的增加。

    2 系统结构及实现

    纠错编码使用2维rs码。内码采用(10，8)rs码，q=4，每个码字含32bit数据。外码采用(20，16)rs码，q=8，每个码字含128个数据。交织器大小为1 280bit。以1 280bit为1帧，帧之间预留信息时隙。

    下面详细介绍交织器，解交织器和(20，16)rs编码器，***模块的原理及fpga实现。(10，8)rs编码器，***的原理与(20，16)rs编码器，***基本相同。

    2．1(20，16)rs编码器

    rs码是bch码的重要子类。由于具有同时纠正突发性错误和随机性错误的能力，且纠正突发性错误更有效，因而被广泛地应用。

    (20，16)rs编码器完成rs编码功能，每输入16个码元，延迟1个时钟原样输出，并在其后添加4个校验码元，构成20个码元的输出码字。因此数据输入16个码字后应预留至少4个码字的空隙，避免数据丢失。

    (20，16)rs是(255，251)rs的缩短码，它是在有限域gf(28)上运算得到的，把(255，251)rs的前235个码元都当作0就得到(20，16)rs码。码参数如下：

    码长n=20，信息位个数k=16，校验位n-k=4，纠错能力t=2，