Emulador hardware para arquitecturas reconfigurables de grano grueso

Abstract

Este proyecto trata de de implementar los algoritmos de codificación y decodificación necesarios para la correcta transmisión del audio y video en la Televisión Digital Terrestre, alcanzando un rendimiento óptimo y un aprovechamiento máximo de los recursos mediante la utilización de segmentación. Los estándares de Televisión Digital vienen recogidos en la organización DVB (Digital Video Broadcasting), que promueve los estándares aceptados internacionalmente de televisión digital, en especial para HDTV y televisión vía satélite, así como para comunicaciones de datos vía satélite. En particular, el sistema tomado como referencia en este proyecto es el DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial), estándar europeo de DVB para la transmisión de televisión digital terrestre, que transmite un flujo de datos comprimidos de video y audio usando modulación OFDM con codificación de canal encadenada. En dicho sistema, con vistas a lograr una correcta transmisión de los datos, la codificación (convolucional) previa en el emisor y la decodificación (Viterbi) en el receptor son fundamentales, y como ya se ha dicho, han sido el objetivo de este proyecto. Hasta alcanzar el resultado final óptimo, el proyecto pasó por varias etapas de implementación. Inicialmente, el desarrollo fue en JAVA, ya que este lenguaje aporta un mayor nivel de abstracción, clarificando el funcionamiento de los distintos algoritmos. A continuación se segmentó el sistema, con vistas a lograr un mayor aprovechamiento de los recursos existentes, y una consiguiente mejora de rendimiento. El algoritmo de decodificación Viterbi queda dividido en tres módulos que permiten la ejecución paralela de más de una trama siempre y cuando no se utilicen recursos en común, es decir, mientras cada una de las tramas esté en una etapa distinta de la segmentación. De este modo, los resultados obtenidos con la versión final del sistema segmentado parecen ofrecer buenos resultados para la transmisión de mensajes desde el emisor al receptor pudiendo éstos haber sufrido modificaciones debido a la presencia de ruido gaussiano blanco (AWGN). [ABSTRACT] The aim of this proyect is to implement the encoding and decoding algorithms which are necessary for the correct audio and video data transfer in digital terrestrial television, maximizing the exploitation of resources by the use of pipeline segmentation, which leads to optimal performance. The standards of digital television are stored by DVB (Digital Video Broadcasting), an organization that promotes the internationally accepted open standards for digital television, especially for HDTV and satellite television, as well as for communications through satellite. Particularly, the system this proyect is based on is DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial), European consortium standard for the broadcast transmission of digital terrestrial television. This system transmits a compressed digital audio/video stream, using OFDM modulation with concatenated channel coding. In this System, in order to achieve a correct data transfer, a previous convolutional encoding process in the transmitter and a Viterbi decoding process in the receiver are fundamental, and as mentioned before, have been the main goals of this proyect. Before the final optimal version was reached, the project evolved through different stages of implementation. Initially, it was developed in JAVA because this language helped to clarify concepts about the different algorithm’s operations. Next, the system was pipelined to obtain a better exploitation of resources and a consequent better overall performance. The Viterbi decoding algorithm is divided in three modules allowing a parallel execution of more than one message whenever there are not commonly used resources, i.e., while each of the messages are in a different stage of the pipeline process. Finally, results obtained from the pipelined version of our proyect seam to give good results for the transfer of messages from a transmitter to a reciever even when these messages have suffered alterations due to the presence of Additive White Gaussian Noise (AWGN).