基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法转让专利

申请号 : CN201210570185.0

文献号 : CN103067130B

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相似专利:

发明人 : 于启月李亚添韩露张德有孟维晓

申请人 : 哈尔滨工业大学

摘要 :

基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它涉及对实时性要求较高的端对端通信系统中。它为了解决现有的丢包恢复方法效率低,并且应用场合比较局限的问题。本发明采用列奇偶校验,行奇偶校验的算法、行列奇偶校验结合RS编码的算法和行奇偶校验,列奇偶校验加上RS编码的算法,改善系统的丢包性能。本发明适用于对实时性要求较高的端对端通信系统中,并且保证了通信的质量,适合应用在视频,音频等多媒体信息高速传输等方面。

权利要求 :

1.基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,其特征在于,它采用列奇偶校验、行奇偶校验的丢包恢复方法实现无线通信,所述无线通信方法为:在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,对数据的处理过程为:第一步、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于相应数据块的末尾,获得新的q个数据块;

第二步、在第一步中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块,实际的奇偶校验编码是校验数据块中的第i个数据包的第j个符号,对前q个数据块内,每个数据块内的第i个数据包的第j个符号进行的奇偶校验,其中,每个数据包内有L个符号,1≤i≤q+1,1≤j≤L,q、i和j均是正整数;

第三步、经过第一步至第二步编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;

第四步、进行数据块内奇偶校验S1解码,在每个数据块内,如果丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃该块内的奇偶校验S1部分,当数据段内每一个数据块都完成了S1的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行第五步解码;

第五步、进行数据块间奇偶校验S2的解码,依次检查前q+1个数据块中的所有i个包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有i个数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据块中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,解码完成,把输出的信息送给用户。

2.基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,其特征在于,它采用行列奇偶校验结合RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,每个有用信息数据块里面由a个数据子块构成,而每一个数据子块中有b个信息数据包,对数据的处理过程为:步骤A1、在每个数据子块里面按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于每一个数据子块的末尾,获得新的q个数据块;

步骤A2、在步骤A1中获得的新的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;

步骤A3、在每个数据块的列的方向上,将块内所有信息数据包,进行(N,K)RS编码,其中,K=a×b;

步骤A4、经过步骤A1至步骤A3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道;

在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;

步骤A5、对校验数据块进行RS解码,在校验数据块中,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;

如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果出现丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存到数据缓冲区里;

如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个包储存在数据缓冲区中;

步骤A6、对块间奇偶校验码S2进行解码,依次检查前q+1个数据块中的每行数据包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据块中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行步骤A7解码;

步骤A7、依次在每个数据子块进行奇偶校验S1的解码,依次检查每个数据子块,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有数据子块恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃校验数据块中与该位置对应的冗余;

步骤A8、依次把前q个数据块进行RS解码,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存在数据缓冲区;如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个数据包储存在数据缓冲区中,在完成解码后,把数据缓冲区中的共(a×b×q)个信息数据包按顺序发送给用户。

3.基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,其特征在于,它采用行奇偶校验,列奇偶校验加上RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,

步骤B1、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包,获得新的q个数据块,对数据的处理过程为;

步骤B2、对前q个数据块,分别进行纵向(N,K)的RS编码,其中K=p+1;

步骤B3、对步骤B1中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;

步骤B4、经过步骤B1至步骤B3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;

步骤B5、进行数据块间奇偶校验S1的解码,依次检查所有奇偶校验包,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有奇偶校验包恢复,如果丢包数大于

1,那么直接跳到下一个数据块中依旧进行此步骤;如果在步骤B5结束后,所有的丢包已经恢复,那么把解码后的数据发送给用户;

步骤B6、进行数据块内奇偶校验S2解码,在每个数据块内,如果丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃该块内的奇偶校验S2部分,当数据段内每一个数据块都完成了S2的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成,把解码后的数据发送给用户;如果所有的丢包未能完全恢复,再把每一个数据块内的后面(N-K)个数据包进行S2解码,然后进行步骤B7解码;

步骤B7、在前q个数据块内,分别进行RS解码,如果所有的丢包已经被完全恢复,那么解码完成,否则,进行步骤B8;

步骤B8、如果步骤B7有数据恢复,那么就跳转到步骤B6重新执行,否则宣告解码结束,把解码后的数据发送给用户。

说明书 :

基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及基于基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法。

背景技术

[0002] 随着Internet的发展和科技的进步,人们对信息的需求量与日俱增,越来越多的视频和音频等多媒体信息采用Internet进行传输,从而满足日常的应用,例如语音服务,电视,手机等。这些都应用了基于IP协议(Internet Protocol)的分组交换网络(packet-switched network)。公共互联网也是一个分组交换网络,构成了地面有线和无线链路,以及卫星链路,仍然利用了IP协议。即把媒体流的内容打成数据包,按照IP协议进行传输。
[0003] 但是,当传输连续大量信息时,IP协议不能够保证传输的可靠性,例如当路由节点短时间内大的数据流超过承受能力的时候,就会产生丢包,如果传输的是视频音频信息,那么就会造成质量的下降。在端对端通信中,过大的链路噪声,或者是无线传播的衰落等原因都会造成丢包。
[0004] 针对以上问题,人们提出了TCP协议(Transmission Control Protocol),即把丢失的信息进行重新传输,但这样不适用于对实时性需求较高的通信中。所以,人们又提出了UDP(User Dategram Protocol)和RTP(Real Time Protocol),但是这两者在改善丢包的能力没有很好的满足信息传输要求,特别是在传输视频时对质量的要求。
[0005] 鉴于此,可以通过前向纠错码FEC(Forward Error Correction Coding)改善系统的丢包性能。物理层(Physical Layer)的FEC可以纠正比特级的错误,但是现有的性能较好的编码例如turbo码等都有较大的编解码延时,不适合实时性较高的系统中。现有的丢包恢复方法效率低,并且应用场合比较局限。

发明内容

[0006] 本发明是为了解决现有的丢包恢复方法效率低,并且应用场合比较局限的问题,而提出基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复方法。
[0007] 基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用列奇偶校验、行奇偶校验的丢包恢复方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0008] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,对数据的处理过程为:
[0009] 第一步、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于相应数据块的末尾,获得新的q个数据块;
[0010] 第二步、在第一步中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块,校验数据块中的第i个数据包的第j个符号,对前q个数据块内,每个数据块内的第i个数据包的第j个符号进行的奇偶校验,其中,每个数据包内有L个符号,1≤i≤p+1,1≤j≤L,q、i和j均是正整数;
[0011] 第三步、经过第一步至第二步编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,
[0012] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0013] 第四步、进行数据块内奇偶校验S1解码,在每个数据块内,如果丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃该块内的奇偶校验S1部分,当数据段内每一个数据块都完成了S1的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行第五步解码;
[0014] 第五步、进行数据块间奇偶校验S2的解码,依次检查前q+1个数据块中的所有i个包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有i个数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据快中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,解码完成,把输出的信息送给用户。
[0015] 基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用行列奇偶校验结合RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0016] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,每个有用信息数据块里面由a个数据子块构成,而每一个数据子块中有b个信息数据包,对数据的处理过程为:
[0017] 步骤A1、在每个数据子块里面按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于每一个数据子块的末尾,获得新的q个数据块;
[0018] 步骤A2、在步骤A1中获得的新的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;
[0019] 步骤A3、在每个数据块的列的方向上,将块内所有信息数据包,进行(N,K)RS编码,其中K=a×b。
[0020] 步骤A4、经过步骤A1至步骤A3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道;
[0021] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0022] 步骤A5、对校验数据块进行RS解码,在校验数据块中,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果出现丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存到数据缓冲区里;如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个包储存在数据缓冲区中;
[0023] 步骤A6、对块间奇偶校验码S2进行解码,依次检查前q+1个数据块中的每行数据包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据快中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行步骤A7解码;
[0024] 步骤A7、依次在每个数据子块进行奇偶校验S1的解码,依次检查每个数据子块,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有数据子块恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃校验数据块中与该位置对应的冗余;
[0025] 步骤A8、依次把前q个数据块进行RS解码,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存在数据缓冲区;如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个数据包储存在数据缓冲区中,在完成解码后,把数据缓冲区中的共(a×b×q)个信息数据包按顺序发送给用户。
[0026] 基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用行奇偶校验,列奇偶校验加上RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0027] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,
[0028] 步骤B1、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包,获得新的q个数据块,对数据的处理过程为:;
[0029] 步骤B2、对前q个数据块,分别进行纵向(N,K)的RS编码,其中K=p+1。
[0030] 步骤B3、对步骤B1中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;
[0031] 步骤B4、经过步骤B1至步骤B3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,
[0032] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0033] 步骤B5、进行数据块间奇偶校验S1的解码,依次检查所有奇偶校验包,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有奇偶校验包恢复,如果丢包数大于1,那么直接跳到下一个数据块中依旧进行此步骤;如果在步骤B5结束后,所有的丢包已经恢复,那么把解码后的数据发送给用户。
[0034] 步骤B6、进行数据块内奇偶校验S2解码,在每个数据块内,如果每行丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃该块内的奇偶校验S2部分,当数据段内每一个数据块都完成了S2的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成,把解码后的数据发送给用户;如果所有的丢包未能完全恢复,再把每一个数据块内的后面(N-K)个数据包进行S2解码,然后进行步骤B7解码;
[0035] 步骤B7、在前q个数据块内,分别进行RS解码,如果所有的丢包已经被完全恢复,那么解码完成,否则,进行步骤B8;
[0036] 步骤B8、如果步骤B7有数据恢复,那么就跳转到步骤B6重新执行,否则宣告解码结束,把解码后的数据发送给用户。
[0037] 本发明具有较小的编码延时,较强的丢包恢复能力的优点。它通过采用列奇偶校验,行奇偶校验的方法使丢包恢复方法效率高;通过采用行奇偶校验,列奇偶校验加上RS编码便于应用于各种场合。

附图说明

[0038] 图1是基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中由若干个数据包构成的数据块构成图,其中,每个数据包由报头和数据信息组成,1表示报头,2表示数据信息;
[0039] 图2是由多个图1所示的数据块构成的一个数据段的结构示意图;
[0040] 图3是具体实施方式一所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中,对图2所示的数据段进行奇偶校验编码之后获得的数据段的结构示意图,图中,每个数据块的末尾增加奇偶校验编码S1;
[0041] 图4是具体实施方式一所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中,对图3所示的数据段进行数据块之间的奇偶校验编码之后获得的数据段的结构示意图,图中,最后一个数据块中的数据包对前面的数据块相应位置的数据包进行奇偶校验编码,例如,5表示对前面数据块相应位置进行的奇偶校验编码S2;
[0042] 图5是具体实施方式二所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中由多个数据包构成的数据子块的构成图,其中,6表示数据包,7表示奇偶校验编码S1;
[0043] 图6是具体实施方式二所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中,对图5所示的数据子块进行奇偶校验编码之后获得的数据段的结构示意图,图中,每个包的末尾增加奇偶校验编码S1;
[0044] 图7是具体实施方式二所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中,对图5所示的数据段在每个数据块的列方向上进行RS编码之后获得的数据段的结构示意图,图中,9表示进行RS编码的部分;
[0045] 图8是具体实施方式三所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法中,对数据段进行奇偶校验编码S1,在进行每个数据块列方向上的RS编码,在进行数据块之间的奇偶校验编码S2,之后获得的数据段的结构示意图,图中,11表示奇偶校验编码S1,10表示进行RS编码的部分;
[0046] 图9是在相同环境下,采用现有通信方法和本发明的具体实施方式一所述的通信方法实现通信的丢包率对比图,其中,曲线a对应采用现有通信方法、直接发送数据时的丢包率效果图,曲线b表示采用具体实施方式一所述的通信方法、对数据经过编码之后对应的丢包率效果图;
[0047] 图10是在相同环境下,采用现有通信方法和本发明的具体实施方式二所述的通信方法实现通信的丢包率对比图,其中,曲线c对应采用现有通信方法、直接发送数据时的丢包率效果图,曲线d表示采用具体实施方式二所述的通信方法、对数据块中包含的信息数据包个数b=21进行编码之后对应的丢包率效果图,曲线e表示采用具体实施方式二所述的通信方法、对数据块中包含的信息数据包个数b=11进行编码之后对应的丢包率效果图,曲线f表示采用具体实施方式二所述的通信方法、对数据块中包含的信息数据包个数b=7进行编码之后对应的丢包率效果图;
[0048] 图11是在相同环境下,采用现有通信方法和本发明的具体实施方式三所述的通信方法实现通信的丢包率对比图,其中,曲线f对应采用现有通信方法、直接发送数据时的丢包率效果图,曲线m表示采用具体实施方式三所述的通信方法、对数据经过编码之后对应的丢包率效果图,曲线n表示采用具体实施方式三所述的通信方法、对有数据恢复时重复进行编码过程对应的丢包率效果图;

具体实施方式

[0049] 具体实施方式一、本实施方式所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用列奇偶校验、行奇偶校验的丢包恢复方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0050] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,对数据的处理过程为:
[0051] 第一步、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于相应数据块的末尾,获得新的q个数据块;
[0052] 第二步、在第一步中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块,实际的奇偶校验编码是校验数据块中的第i个数据包的第j个符号,对前q个数据块内,每个数据块内的第i个数据包的第j个符号进行的奇偶校验,其中,每个数据包内有L个符号,1≤i≤p+1,1≤j≤L,q、i和j均是正整数;
[0053] 第三步、经过第一步至第二步编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,
[0054] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0055] 第四步、进行数据块内奇偶校验S1解码,在每个数据块内,如果丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃该块内的奇偶校验S1部分,当数据段内每一个数据块都完成了S1的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行第五步解码;
[0056] 第五步、进行数据块间奇偶校验S2的解码,依次检查前q+1个数据块中的所有i个包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有i个数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据快中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,解码完成,把输出的信息送给用户。
[0057] 本实施方式中,每个数据段中有q个数据块,每个数据块由(p+1)个数据包组成,容易得到, 显然,每给定一组p和q的值,能够得到一个冗信比,每一组值会得到不同的丢包性能的结果。只针对p=20,q=20的情况作为代表,进行抗丢包性能的仿真。此时,冗信比=10.25%,输入丢包率和输出丢包率的效果图如下图9所示,此方法的复杂度最小,冗信比最低,效率极高,但是性能不是特别理想,可以应用在对系统延时要求极高,但是丢包率要求不是很高的场合。
[0058] 具体实施方式二、本实施方式所述的基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用行列奇偶校验结合RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0059] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,每个有用信息数据块里面由a个数据子块构成,而每一个数据子块中有b个信息数据包,对数据的处理过程为:
[0060] 步骤A1、在每个数据子块里面按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包置于每一个数据子块的末尾,获得新的q个数据块;
[0061] 步骤A2、在步骤A1中获得的新的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;
[0062] 步骤A3、在每个数据块的列的方向上,将块内所有信息数据包,进行(N,K)RS编码,其中,如果丢包数小于或者等于1,那么丢包便可以完全恢复,恢复后发送给用户;如果丢包数大于1,那么我们认为解码失败,直接丢掉冗余,剩余前K个有用信息;
[0063] 步骤A4、经过步骤A1至步骤A3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道;
[0064] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0065] 步骤A5、对校验数据块进行RS解码,在校验数据块中,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果出现丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存到数据缓冲区里;如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个包储存在数据缓冲区中;
[0066] 步骤A6、对块间奇偶校验码S2进行解码,依次检查前q+1个数据块中的所有数据包,如果丢包数小于等于1个,那么利用奇偶校验S2把前q个数据块中的所有数据包恢复,如果丢包数大于1个,那么就丢弃校验数据快中与该位置对应的冗余,当所有的数据包都参与了S2解码之后,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,进行步骤A7解码;
[0067] 步骤A7、依次在每个数据子块进行奇偶校验S1的解码,依次检查每个数据子块,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有数据子块恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃校验数据块中与该位置对应的冗余;
[0068] 步骤A8、依次把前q个数据块进行RS解码,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果丢包数小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存在数据缓冲区;如果丢包数大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个数据包储存在数据缓冲区中,在完成解码后,把数据缓冲区中的共(a×b×q)个信息数据包按顺序发送给用户。
[0069] 本实施方式中每一个数据段中 有用信息=q×K。那么 我们可以以q=16,b分别为7,11,21,(N,K)取(255,
231)为代表,从图10中,能够看到,此方法的性能有了大大的提升,能使输出丢包率降为-8 -9
10 ,甚至10 的数量级,并且在输入丢包率较小的时候甚至能够完全纠错。但是付出的代价是系统复杂度的增加和系统效率的下降,能够列出在q=16时,b=7,11,21的冗信比的表格,见表1。
[0070]冗信比
b=7 32.46%
b=11 26.94%
b=21 22.34%
[0071] 此方法编解码略复杂度大,但是冗信比高,效率较低,性能很好。对系统的丢包率要求较高的场合。
[0072] 具体实施方式三、本实施方式基于联合行列校验码和RS码的丢包恢复技术的无线通信方法,它采用行奇偶校验,列奇偶校验加上RS编码的方法实现无线通信,所述无线通信方法为:
[0073] 在发送端,所有待发送的数据块构成一个数据段,每个数据段中有q个有用信息数据块,
[0074] 步骤B1、按照列方向进行每个数据块内的奇偶校验编码S1,获得奇偶校验S1码,并将该奇偶校验S1码作为一个数据包,获得新的q个数据块,对数据的处理过程为:;
[0075] 步骤B2、对前q个数据块,分别进行纵向(N,K)的RS编码,在校验数据块中,先检测前K个数据包,如果没有出现丢包,那么就把冗余部分全部丢掉,把前K个数据包储存在数据缓冲器的相应位置上;如果前K个数据包出现了丢包,那么就转而检查N个数据包中丢包的个数,如果出现丢包数e小于或者等于(N-K)/2,那么完全恢复前K个包,丢掉(N-K)个冗余后存到数据缓冲区里;如果丢包数e大于(N-K)/2,解码失败,丢掉(N-K)个冗余,然后把接收到的前K个包储存在数据缓冲区中;
[0076] 步骤B3、对步骤B1中获得的q个数据块之间进行奇偶校验编码,获得奇偶校验编码S2,并将该奇偶校验编码S2作为校验数据块;
[0077] 步骤B4、经过步骤B1至步骤B3编码后,按照数据包为单位进行传输,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到发送端的缓冲器中,当发送端的数据缓冲器中装满了一个数据块时,发送到无线信道,
[0078] 在接收端对数据的处理过程为:通过无线信道接收发送端发送的数据块,把接收到的数据包依次存入接收端的缓冲器中,然后进行解码;
[0079] 步骤B5、进行数据块间奇偶校验S1的解码,依次检查所有奇偶校验包,如果丢包数小于等于1,那么利用奇偶校验S1把前q个数据块中的所有奇偶校验包恢复,如果丢包数大于1,那么直接跳到下一个数据块中依旧进行此步骤;
[0080] 步骤B6、进行数据块内奇偶校验S2解码,在每个数据块内,如果丢包小于等于1个,那么该数据块内所有的数据包,都恢复,如果丢包数大于1,那么就丢弃该块内的奇偶校验S2部分,当数据段内每一个数据块都完成了S2的解码,检验是否所有的丢包已经恢复,如果所有的丢包已经恢复,解码完成;如果所有的丢包未能完全恢复,再把每一个数据块内的后面(N-K)个数据包进行S2解码,然后进行步骤B7解码;
[0081] 步骤B7、在前q个数据块内,分别进行RS解码,如果所有的丢包已经被完全恢复,那么解码完成,否则,进行步骤B8;
[0082] 步骤B8、如果步骤B7有数据恢复,那么就跳转到步骤B6重新执行,否则宣告解码结束,把解码后的数据发送给用户。
[0083] 本实施方式中,仅仅以(63,57)RS编码,q=7为例,分别仿真抗丢包性能。首先,仿真如果不进行迭代译码,也就是迭代次数等于0的情况下,系统的性能,详见图11。而同样前提下,如果进行迭代译码,系统的性能详见图11。我们从图11中可以清晰的看出,迭代次数不同对应不同的性能。在实际工作中,可以针对不同的系统延时要求,规定不同的迭代次数,以便获得更适合特殊工作环境的抗丢包性能。
[0084] 此 方 法 的 冗 余 为q×(N-K+1)+N, 有 效 信 息 为 q×(K-1),冗 信 比 为那么在(N,K)取(63,57)的前提下,如果q为7,那么冗信比为28.6%。此方法是编解码复杂度和效率的平衡,会获得比较理想的性能,并且可以控制迭代次数,从而人工控制系统的时延,更便于应用于各种场合。
[0085] 引入一个冗信比的概念,也就是在所发送的数据段中,冗余信息和有用信息的个数之比。它既能反映信息在传输过程中的效率,也能在一定程度上反映出编码的性能。冗信比越大,冗余信息占总数越多,那么信息传输的效率就越低;但是正是由于冗余信息占总数多,那么在丢相同的包的前提下,有用信息丢包的概率减小,也就是丢包率会下降,那么抗丢包性能就会有一定程度上的提高。在冗信比相同或者相差不大的情况下,平衡编解码的复杂性和最终的抗丢包码性能这两个因素。
[0086] 工作原理:在信息传递过程中,通常以数据包为最小单位。每个数据包包含一个报头和数据信息。报头作为每个数据包的起始;数据信息包含L个符号,每个符号都是m比特。而若干个信息数据包和校验数据包可以构成一个数据块。数据块的形式可见图1。这里定义,每个数据块中包含p个数据包。
[0087] 在发送端和接收端,都分别有一个数据缓冲器。在发送端,每一个数据块内的数据包按顺序一行行存到缓冲器中,当数据缓冲器中装满了一个数据块的时候,就开始准备发送了。数据发送过程中,也是以数据包为单位,一行一行地发送,直到数据缓冲器内没有数据包为止。然后再按照上述方式把下一个数据块内的数据包存储到缓冲器中,以此类推。
[0088] 类似地,在接收端,接收到的数据按照顺序一行行地存入数据缓冲器中,直到数据缓冲器中存有p个数据包,也就是一个完整的数据块,解码后可以发送给用户。
[0089] 在传输过程中,我们认为,丢包是以数据包为单位。换句话说,如果任何数据包的一个或多个符号产生了丢失,我们就认为这个数据包整体都丢失了,其中L、m和p均为正整数。