基于FEC新算法的远程医疗系统数据传输纠错编码解码器

摘要

针对远程医疗系统数据传输丢包问题,我们从数字通信系统按位串和码元运算的FEC(Forward Error Correction,前向纠错)技术出发,基于有限域理论,得出一种数据纠错/恢复率高、结构简单、实现灵活、应用有效且适用于IP网通信的FEC新算法.而且,我们以FPGA(Field Programmable Gates Array,现场可编程门阵列)/CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)Altera FLEK10K系列EPF10K10LC84-4芯片为核心,使用EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)工具软件MAX+plus Ⅱ开发系统和VHDL(VHSIC HDL——Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,超高速集成电路硬件描述语言),并且结合PC接口、汇编语言与C/C++语言,创新性地将该算法应用于硬件电路中,发明出一种基于该FEC新算法的远程医疗系统数据传输纠错编码解码器.该编码解码器不仅可以在不做任何算法和电路改动情况下,由系统数据传输软件编程人员根据当前网络状况,在算法允许的丢包率范围内,灵活调节编码解码器可实现的数据传输纠错/恢复率,而且还能把远程医疗系统中通常需要用软件实现的庞大复杂、时延冗长的数据纠错/恢复运算,改为通过PC接口的硬件电路高速实现,减少了宝贵的CPU资源和机器时间的大量占用和耗费,大大提高了远程医疗系统数据传输的实时性和有效性.

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第一章远程医疗与视频会议系统

第一节远程医疗概述

一.远程医疗的历史发展

二.远程医疗的应用概况

三.远程医疗的重要意义

第二节视频会议系统的国际标准和结构模型

一.视频会议系统的发展回顾

二.视频会议系统的相关技术

三.视频会议系统的国际标准

四.视频会议系统的系统结构

五.视频会议系统的组网结构

六.视频会议系统的会议模型

七.视频会议系统的应用实例

第三节远程医疗系统开发实例

一.远程医疗系统开发实例一

二.远程医疗系统开发实例二

三.远程医疗系统开发实例三

四.远程医疗系统开发实例四

第四节远程医疗系统数据传输问题

一.远程医疗系统的数据传输

二.UDP的不可靠数据传输服务

三.本课题拟解决的问题

四.本课题的任务目标和创新之处

第二章一种远程医疗系统数据传输FEC新算法

第一节数据传输的差错检测

一.数字通信系统的组成

二.数据传输差错检测的基本原理

第二节差错控制系统和纠错码分类

一.差错控制系统分类

二.纠错码分类

第三节FEC新算法的原理与应用

一.环的基本概念

二.域的基本概念

三.有限域的构造

四.基于多项式环的四元有限域构造

五.算法编解码原理

六.算法有限域的选择

第三章数据传输纠错编码解码器的软件编程

第一节VHDL简介

一.EDA工具的历史和现状

二.VHDL的出现

三.VHDL的优点

第二节本编码解码器的软件编程

一.VHDL编程思想及流程图

二.驱动或测试程序流程图

三.VHDL程序源代码

第三节本编码解码器的功能仿真

一.仿真结果

二.仿真时延

第四章数据传输纠错编码解码器的硬件设计

第一节FPGA/CPLD知识

一.可编程逻辑器件(PLD)的发展

二.FPGA/CPLD CAD技术

三.FPGA与CPLD电路设计的一般流程

第二节Altera FLEK10K

一.FLEK10K简述

二.FLEK10K功能描述

第三节本编码解码器的硬件设计

一.所用总线

二.并行接口芯片8255

三.本编码解码器硬件设计原理框图

四.本编码解码器硬件设计原理图

第四节本编码解码器的接口协议

一.本编码解码器的芯片配置与硬件调试

二.本编码解码器的接口协议

第五章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及申请的发明专利目录

附录一本编码解码器的VHDL程序源代码