一种伪模拟无线视频传输系统技术方案

本发明专利技术涉及集成电路设计与无线视频传输领域，具体为一种伪模拟无线视频传输系统，基于SoftCast伪模拟传输算法，并在其基础上进行了优化，在FPGA上实现了一个无线视频伪模拟传输系统。系统包括了无线视频的采集，发送端和接收端的处理、射频传输以及显示部分。从摄像头端接收的视频数据到发送端通过SoftCast信源信道联合编码器得到处理后的数据，并通过搭载在FPGA上的射频发射器发射出去。另一块FPGA作为接收端，通过射频板接收到数据后进行完成SoftCast信源信道联合解码过程，最后通过HDMI接口及相关功能模块将接收到的视频输出到显示器上。示器上。示器上。

【技术实现步骤摘要】
一种伪模拟无线视频传输系统


[0001]本专利技术涉及集成电路设计与无线视频传输领域，具体为一种伪模拟无线视频传输系统。

技术介绍

[0002]在无线视频传输的场景下，由于数字传输方式中信道编码的纠错能力有限，传统的数字传输当信噪比(SNR)低于某阀值的时候，用户接收到的视频质量会出现悬崖效应，即断崖式下降。模拟传输不需要压缩编码和量化过程，但传输数据量大，在有限的信道资源下不是最优的考虑方案。SoftCast采用伪模拟传输方式，信道上传输的是实数值而非比特流，通过对传输信号进行线性变换后传输，省略了传统视频传输中的量化、纠错编码和调制等步骤。在SoftCast伪模拟传输方案中，发送者无需为不同接收者分别设置比特率，信道条件好的接收者从传输信号中提取更多的信息，获取更好的视频质量；而信道条件差的接收者只能提取较少的信息，获取较低的视频质量。SoftCast方案不需要对视频进行量化和熵编码，不需要为不同的接受者分配不同的比特率或视频分辨率，因此可完全避免数字视频组播中的悬崖效应。SoftCast方案中，无线视频传输的性能随着信道信噪比线性增长。在组播情景下，SoftCast传输方案在VR等领域都有很大的应用前景。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种伪模拟无线视频传输系统，包括：XilinxVirtex7FPGA，用于实现SoftCast伪模拟传输算法对应的硬件模块；FMC
‑
HDMI接口板卡，用于和HDMI设备传输数据；AD9361芯片板卡，用于进行无线传输；在所述平台上实现的无线传输算法，支持对无线视频数据的采集、收发、处理及显示，实现了一个高性能、低延迟的伪模拟无线视频传输系统。
[0004]优选的，所述无线视频传输系统中的FPGA中还包括一个数据选择器和一个FIFO；当整个系统复位完成后，先由FMC
‑
HDMI配置模块对整个系统进行配置，再由所述数据选择器对从摄像头通过HDMI连接线传输来的数据进行选择；所属选择通过对事先约定的数据格式和接收到的数据进行判定来确定当前数据所属格式，并将其存到所述FIFO中；当所述FIFO中的数据存储到一定数量时，再将数据转换为按32*32的块的形式。
[0005]优选的，所述无线视频传输系统中的FPGA中还包括一个DCT模块；所述DCT模块对所述32*32的块做二维离散余弦变换。
[0006]优选的，所述无线视频传输系统中的FPGA中还包括一个功率分配模块；在所述功率分配模块中，将除去DC系数的1023个DCT系数作为模拟部分数据，按功率系数分块方案进行功率分配；由所述被除去的除去DC系数构成的数字部分数据的计算过程包括码块分割与CRC模块，Turbo编码与调制；所述数字部分数据按指定的格式组成码块之后，加上CRC校验以在接收端判定收到的数据包的质量；经过调制后的数字部分数据和经过功率分配的模拟部分数据以一定的格式组成无线帧，数字部分和模拟部分的数据到组帧过程会进行一部分
的交织，组帧后的数据进行IFFT变换，并加上循环前缀；最后，这部分数据被送入射频发送模块。
[0007]优选的，所述无线视频传输系统中一个SoftCast无线帧包含30个OFDM符号，每个OFDM符号包含4096个子载波以及128样点的循环前缀；每一个子载波对应射频模块一个时钟周期可以传输的数据，包含了长度为32bit的数据；一个无线帧包含4096*30个子载波；每个帧结构中还包括长度总数为1024子载波的同步序列。
[0008]优选的，所述无线视频传输系统在OFDM符号的特定位置中插入导频数据，这些数据用于接收端的信道估计，以便在接收端接收到受到噪声影响的数据的情况下还原发送端发送出去的子载波。
[0009]优选的，所述无线视频传输系统的射频模块基于AD9361芯片实现，通过异时钟域FIFO模块实现对射频模块的封装隔离；在系统初始化时发送端和接收端均先执行AD9361配置程序；在发送端，FPGA通过FMC接口将数据传输至AD9361芯片，AD9361芯片会将这些数据通过天线发送出去。接收端的AD9361芯片负责将其从天线接收到的连续数据流通过FMC接口写到FPGA中。
[0010]优选的，所述无线视频传输系统的接收端中，从天线接收的数据先经过同步模块获取帧同步点和频偏；同步模块获取每一个无线帧的帧头的位置信息，并将这个信息传送给FFT模块；FFT模块进行4096点的FFT变换并去除循环前缀；信道估计模块利用FFT得到的结果中的导频数据，根据其与本地存储的导频原始数据进行比较估计；解帧模块根据已知的导频和同步符号在帧结构中的位置对信道补偿后的频域数据以及按帧结构有序排列的乘性噪声系数进行解交织，分离出数字部分和模拟部分后，分别送入不同的后续模块；经过信道补偿后的数字部分加上乘性噪声系数的数字部分一起作为软解调的输入；经过软解调和Turbo译码后得到带CRC校验位的每行15个平均功率以及所有块的平均DC系数；解帧后的伪模拟数据根据数字部分译码得到的功率系数进行LLSE译码过程得到发送端DCT系数的估计值，同数字部分译码得到的DC系数组合成完整的DCT系数矩阵，一同送入IDCT模块，IDCT模块对32*32的DCT系数矩阵进行IDCT变换，还原成原始的图像数据。
[0011]优选的，所述无线视频传输系统在同步模块的执行过程中，模块对不断接收来的数据做FFT变换，并与预存好的本地序列的FFT结果做相关操作，并对得到的结果做IFFT变换及数据累加，得到结果的峰值；通过对峰值和一整个无线帧的长度的相关均值的比值可以判定峰值的有效性及位置。
[0012]对于本领域专业人士，还可以在本专利技术的说明、权利要求和附图的启发下，理解、领会本专利技术所包含的其他方面内容。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的无线视频传输系统在多用户广播场景下能达到较好的信道带宽利用率，同时能满足无线视频传输用户对高性能和低延时的性能需求。本专利技术在不损失算法性能的同时，从硬件实现角度，完成了SoftCast无线视频伪模拟传输方案的硬件实现，包括系统中各个模块的功能的正确硬件实现，各个模块内数据的定点化，各个模块间的数据调度等；针对实际应用场景，对SoftCast无线视频传输方案做针对性改进与优化，以达到更好的无线视频传输性能；将SoftCast伪模拟传输算法从理论研究推向系统实现，验证了该系统的理论正确性和实际的应用价值，具有很高的实践价值和实际意义。
附图说明
[0014]附图主要用于说明本专利技术的实施过程。实施例是示意性的，而不是限制性的。本专利技术的一种伪模拟无线视频传输系统的硬件实现，在下面具体实施例中进行了具体的描述，应当理解的是，本专利技术并不受该实施例限制，对于本领域普通技术人员根据本专利技术的技术方案和构思进行的各种可能的替换、调整和改进，都应属于本专利技术所附属权利要求的保护范围。
[0015]图1伪模拟无线视频传输系统的系统结构图；
[0016]图2伪模拟无线视频传输系统发送端视频采集模块的结构图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伪模拟无线视频传输系统，包括：Xilinx Virtex7 FPGA，用于实现SoftCast伪模拟传输算法对应的硬件模块；FMC
‑
HDMI接口板卡，用于和HDMI设备传输数据；AD9361芯片板卡，用于进行无线传输；在所述平台上实现的无线传输算法，支持对无线视频数据的采集、收发、处理及显示，实现了一个高性能、低延迟的伪模拟无线视频传输系统。2.根据权利要求1所述的无线视频传输系统，其特征在于所述FPGA中还包括一个数据选择器和一个FIFO；当整个系统复位完成后，先由FMC
‑
HDMI配置模块对整个系统进行配置，再由所述数据选择器对从摄像头通过HDMI连接线传输来的数据进行选择；所属选择通过对事先约定的数据格式和接收到的数据进行判定来确定当前数据所属格式，并将其存到所述FIFO中；当所述FIFO中的数据存储到一定数量时，再将数据转换为按32*32的块的形式。3.根据权利要求2所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述FPGA中还包括一个DCT模块；所述DCT模块对所述32*32的块做二维离散余弦变换。4.根据权利要求3所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述FPGA中还包括一个功率分配模块；在所述功率分配模块中，将除去DC系数的1023个DCT系数作为模拟部分数据，按功率系数分块方案进行功率分配；由所述被除去的除去DC系数构成的数字部分数据的计算过程包括码块分割与CRC模块，Turbo编码与调制；所述数字部分数据按指定的格式组成码块之后，加上CRC校验以在接收端判定收到的数据包的质量；经过调制后的数字部分数据和经过功率分配的模拟部分数据以一定的格式组成无线帧，数字部分和模拟部分的数据到组帧过程会进行一部分的交织，组帧后的数据进行IFFT变换，并加上循环前缀；最后，这部分数据被送入射频发送模块。5.根据权利要求2所述的无线视频传输系统，其特征在于，一个SoftCast无线帧包含30个OFDM符号，每个OFDM符号包含4096个子载波以及128样点的循环前缀；每一个子载波对应射频模块一个时钟周期可以传输的数据，包含了长度为32bit的数据；一个无线帧包含4096*30个子载波；每...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔宏波，
申请(专利权)人：合肥乾芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：