CN110492940A - 一种基于fpga的可见光语音通信编解码方法 - Google Patents

一种基于fpga的可见光语音通信编解码方法 Download PDF

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徐津
万生鹏
谭超
董德壮
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    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/0018—Speech coding using phonetic or linguistical decoding of the source; Reconstruction using text-to-speech synthesis
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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法，其方法为将语音信号通过WM871语音编解码模块转换为数字信号后经FPGA模块进行PPM调制，调制后的数字信号通过LED驱动模块来控制LED的亮灭来发送数字信号“1”和“0”。接收端利用PIN光电探测模块来检测LED的亮和灭，通过AD采集模块来采集数据，然后把采集到的数据传输到FPGA模块来进行数据处理。实验中每位数字信号采集16个点，去掉最前面三个点和最后面三个点的数据，保留中间的10个点的数据进行累加。本发明的优点是：通过去掉最前面三个点和最后面三个点的数据可以排除边沿数据信号的干扰；通过对中间十个数据的累加的方法，可以排除信号脉冲产生的干扰。

Description

一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，特别是一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法。
背景技术
随着社会的高速发展及各种电子产品和智能设备的普及，无线频谱资源变得越来越短缺，可见光通信(Vsible Light Communication,VLC)作为一种新兴的通信技术，由于其具有更高的传输速率，不用申请频谱，没有电磁辐射对人体健康几乎没有伤害以及通信安全等优点，已经引起国内外研究人员的共同关注。此外，可见光通信是用目前使用最为广泛的LED灯作为光源，所以可见光通信具有通信和照明的双重功能。目前，可见光通信已经成为无线通信领域的热点研究方向，其应用前景非常广阔。
发明内容
为了解决上述技术问题：本发明提供一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法，通过去掉最前面三个点和最后面三个点的数据以排除边沿数据信号的干扰；通过对中间十个点的数据累加的方法，以排除信号脉冲产生的干扰。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法，包括：WM8731语音编解码模块、FPGA控制模块、SDRAM控制模块、LED驱动模块、PIN光电探测模块和AD采集模块，所述方法包括以下步骤：
(1)语音信号通过WM8731语音编解码模块把语音信号转换为数字信号，然后通过FPGA控制模块把所述数字信号暂存在SDRAM控制模块中；
(2)FPGA控制模块控制SDRAM控制模块将暂存的数字信号输出，在每输出的八位数据数字信号前加上帧头“1110”后再进行PPM调制，将所述数字信号“0”调制为“01”，所述数字信号“1”调制为“10”，调制后八位数据数字信号转换为十六位数据数字信号；
(3)将调制后的十六位数据数字信号通过LED驱动模块来控制LED灯的亮灭，LED灯亮表示发送的是数字信号“1”，LED灯灭表示发送的是数字信号“0”；
(4)通过PIN光电探测模块来探测LED灯的亮和灭，然后经AD采集模块，每个数字信号采集十六个点；
(5)把采集的十六个点数字信号传输到FPGA控制模块；去掉最前面三个点和最后面三个点的数据，把剩下的十个点进行累加处理；如果中间十个点的数据累加值大于等于5，则判定接收到的数字信号为“1”；如果中间十个点的数据累加值小于5，则判定接收到的数字信号是“0”；
(6)通过FPGA控制模块来判断接收到的数字信号是否有效；其过程是检测接收到的数字信号，当检测到帧头“1110”则后面的十六位数据数字信号有效，然后把有效数据存储到SDRAM控制模块，将十六位数据数字信号经过PPM解调为八位初始数据数字信号，否则继续检测,其中将数字信号“01”解调为“0”；将数字信号“10”解调为“1”；
(7)将解调后的八位数据数字信号通过FPGA控制模块发送到WM8731语音编解码模块转换为原始语音信号，然后重复上述过程。
与现有技术相比，本发明的优点是：通过去掉最前面三个点和最后面三个点的数据可以排除边沿数据信号的干扰；通过对中间十个点的数据累加的方法，可以排除信号脉冲产生的干扰。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明的数字信号加帧头及PPM调制图；
图3是本发明的AD数据采集及数据恢复图；
图4是本发明的PPM解调流程图；
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明是这样来工作和实施的，首先把语音信号转换为数字信号如图1所示，其过程是语音信号经过WM8731语音编解码模块把语音信号转换为数字信号，然后通过FPGA控制模块把数字信号暂时存储在SDRAM模块中。从SDRAM中发出八位数据数字信号，然后在八位数据数字信号的前面加上帧头“1110”，把加有帧头的八位数据数字信号进行PPM调制，数字信号“0”调制为数字信号“01”，数字信号“1”调制为“10”，调制后八位数据数字信号转换为十六位数据数字信号。把调制好的数字信号和帧头经过LED驱动模块控制LED的亮灭发送数字信号“1”和“0”，经PIN光电探测器探测LED灯的亮灭和AD采集模块采集数据数字信号，每个数据数字信号采集十六个点，把采集的十六个点的数字信号传输到FPGA数据处理模块。去掉最前面三个点和最后面三个点的数据，把剩下的十个点数据进行累加处理，如果中间十个点的数据累加值大于等于5，则判定接收到的数字信号为“1”，如果中间十个点的数据累加值小于5，则判定接收到的数字信号是“0”。通过FPGA控制模块来判断接收到的数字信号是否有效,其过程是检测接收到的数字信号，当检测到帧头“1110”则后面的十六位数据数字信号有效，然后把十六位数据数字信号存储到SDRAM控制模块，将十六位数据数字信号经过PPM解调为八位初始数据数字信号，否则继续检测,其中将数字信号“01”解调为“0”；将数字信号“10”解调为“1”。将解调后的八位数据数字信号通过FPGA控制模块发送到WM8731语音编解码模块转换为原始语音信号，然后重复上述过程。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于FPGA的可见光语音通信编解码方法，包括：WM8731语音编解码模块、FPGA控制模块、SDRAM控制模块、LED驱动模块、PIN光电探测模块和AD采集模块，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)语音信号通过WM8731语音编解码模块把语音信号转换为数字信号，然后通过FPGA控制模块把所述数字信号暂存在SDRAM控制模块中；
(2)FPGA控制模块控制SDRAM控制模块将暂存的数字信号输出，在每输出的八位数据数字信号前加上帧头“1110”后再进行PPM调制，将所述数字信号“0”调制为“01”，所述数字信号“1”调制为“10”，调制后八位数据数字信号转换为十六位数据数字信号；
(3)将调制后的十六位数据数字信号通过LED驱动模块来控制LED灯的亮灭，LED灯亮表示发送的是数字信号“1”，LED灯灭表示发送的是数字信号“0”；
(4)通过PIN光电探测模块来探测LED灯的亮和灭，然后经AD采集模块，每个数字信号采集十六个点；
(5)把采集的十六个点数字信号传输到FPGA控制模块；去掉最前面三个点和最后面三个点的数据，把剩下的十个点进行累加处理；如果中间十个点的数据累加值大于等于5，则判定接收到的数字信号为“1”；如果中间十个点的数据累加值小于5，则判定接收到的数字信号是“0”；
(6)通过FPGA控制模块来判断接收到的数字信号是否有效；其过程是检测接收到的数字信号，当检测到帧头“1110”则后面的十六位数据数字信号有效，然后把有效数据存储到SDRAM控制模块，将十六位数据数字信号经过PPM解调为八位初始数据数字信号，否则继续检测,其中将数字信号“01”解调为“0”；将数字信号“10”解调为“1”；
(7)将解调后的八位数据数字信号通过FPGA控制模块发送到WM8731语音编解码模块转换为原始语音信号，然后重复上述过程。
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