专利名称：分组校验数据传输法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信及计算机系统数据传输的方法，尤其是一种分组校验数据传输法。
在通信与计算机网络领域，数据传输主要采用数据帧传输模式。一般来讲每个帧由系统信息如帧头，数据和校验码(Cyclic Redandency Check或CRC)三部分组成。帧头用于接收数据包的排序，独立于数据及CRC部分，校验部分用于检查接收到有用数据部分是否正确。当接收到的数据不能通过CRC校验，则说明此帧在传输过程中出错，即使帧中只有1比特出错，此数据包必须重传。这是由于CRC校验的功能只是检测数据块是否正确接收，它没有能力对错误进行纠正。在通信系统中重传将降低系统传输效率，同时带来系统接收时延。现有帧传输通信系统框图如图1所示。
本发明的目的是提供一种减小通信系统误帧率，降低接收时延的方法。
本发明的分组校验数据传输法，其步骤包括1将数据源转换为P进制数据流序列，其中P≥2，为整数；2将数据流序列划分为数据块，并为每数据块添加帧校验码和其他系统信息，组成L位长传输端数据帧序列，其中L＞1，为整数；3将M个数据帧并行为M×L数据矩阵，并将矩阵数据或除去系统信息的矩阵数据按列向划分为两个以上数据组，为每组添加组校验码，组成一待传信息，其中M≥1，为整数；数据组可以等维，也可以相互重叠；4将待传信息调制后由传输端发送到传输信道，并在信道中传输；5在接收端解调所收信号，得到包含M个接收端数据帧的接收信息；6对每一接收端数据帧，根据帧校验码进行帧校验，将通过帧校验的帧认定为正确接收帧；对于没有通过帧校验的数据帧，则6-1根据组校验码对每组进行校验，找出出错数据组；6-2将出错数据组中该帧可能出错的数据置换成其它P进制数据(如P=2时将“1”的位置换成“0”)，生成新帧，并将新帧进行帧校验；当没有通过帧校验的数据帧可能出错的数据个数大于预定的限值时，也可以直接将该数据帧认定为错误帧，要求重传。
6-3若新帧通过帧校验，则判定新帧数据为正确接收帧；若新帧没有通过帧校验，则进行下一次置换和校验；若置换完所有其他组合，或置换次数高于既定的上限，则认定该帧为错误接收帧，要求重传。
在本方法中还可采用前向纠错编码技术，在发送端将发送端数据帧进行纠错编码，然后在接收端对接收端数据帧和新帧进行纠错解码；或者在发送端将待传信息进行纠错编码，然后在接收端对接收信息进行纠错解码。
本发明通过在传输的数据帧中引入分组校验纠错码，可以确定错误组的位置，进而对错误进行纠正，大大降低通信系统的误帧率及重传率，提高系统效率，特别是对于无线通系统，它可以极大地节约频率资源
图1现有帧传输通信系统框图(以P=2为例，其他P进制数据同理)1---数据源产生二进制数据流2---数据流被分成一个个数据块，并为每个数据块产生用于校验接收数据正确与否的校验码。原数据，校验部分以及其他系统信息排列起来构成一个数据帧。
3---数据帧通过调制等操作后传输到通道4---通道一般为非理想信道，可能使数据帧中的某些数据的在传输的过程中出错5---接收到的信号进行解调，得到出错或正确的数据帧6---根据模块2中生成校验数据的规则进行接收数据帧的校验7---若接收数据帧通过校验，则判定接收数据帧正确
8---若接收数据帧没通过校验，则判定接收数据帧错误并要求传输端重传图2本发明帧传输通信系统框图(以P=2为例，其他P进制数据同理)1*---将数据帧中的数据分成等长或不等长的若干组，组之间的数据可以重叠。每组加入用于校验本组接收数据正确性的校验码(其方法可以同模块2的方法)。
2*---在接受帧没有通过正确性校验的情况下，根据1*的规则对每组进行校验，找出出错的数据组。
3*---将原接收帧中出错组中的一个或若干个比特进行0/1置换，并生成新帧。
4*---将新生成的帧进行帧校验，其做法与模块6相同。若新帧通过帧校验，则认定其数据为正确数据。
5*---若新帧没有通过帧校验，则对出错组的其他比特进行0/1置换。若没有穷尽所有可能的0/1置换，则返回3*。若已穷尽所有可能的0/1置换或置换次数超过上限仍通不过帧校验，则认定接收帧为错误接收帧。
图3组校验码的生成实例图4“可能错误比特”的确定实例图5本发明传输系统的误帧率与现有传输系统误帧率的比较实线表示采用传统方法的误帧率虚线表示没限定最大允许错比特数条件下的误帧率理论解(称为理想情况)圆圈表示计算机仿真结果。
“*”和“×”表示没有限定最大允许错比特数条件下的误帧率实施例假设信道编码前数据与CRC部分的和为N比特，对于分组校验纠错法，系统要对M个帧进行并行处理。即在传输端将M个帧的N比特构成一个M行N列的矩阵。分组校验的要点是在矩阵的第M+1行生成一个奇偶校验帧，其中每个比特为每列所有比特的模2加，如图3所示。为降低系统误码率，传输端对M+1个帧分别进行信道编码然后传输到通道。
在接收端首先对M+1个帧分别进行信道解码并对前M个帧进行传统的CRC校验。若某行通过CRC校验，则可认为此行的每个比特都正确，如图4中的第1行及第4行。对于没有通过CRC校验的帧，传统的帧传输方法要求必须重传此帧。而对于分组校验纠正法，由于引入了奇偶校验行，使系统可以对接收的数据逐列进行校验。这样错误帧中错误比特所在列的位置也可大体确定下来。如图4的例子，接收数据错误比特位置为第2行第3比特及第3行第7比特，记为(2,3),(3,7)。由奇偶校验的结果给出第3列及第7列出现错码。考虑到第2行及第3行均未通过CRC校验，所以接收机认为可能出错的比特位置为(2,3)，(2,7)(3,3),(3,7)，如图中虚线框起来的四个比特所示。这样每帧错误比特的大体位置就被确定了。
由于错误比特的确切位置还无法由列奇偶校验法明确给出，所以错误比特还不能修正。以第2行为例，其错误比特可能为比特3或比特7。为找出这两个比特的正确取值，需要考虑4种比特组合00,01,10,11。这里建议采用逐个置换的方法，即将这四种组合逐次代入第二个帧的相应位置，每次代入进行一次CRC校验。当某一组合通过CRC校验，则认为此帧中的错误被纠正。若M帧中错误比特数为n，则最多需要进行2n次CRC校验来纠正错误。
采用分组校验法使系统误帧率大大降低，在理想情况下，误帧率只有传统系统的十分之一左右。图5给出了使用本方法误帧率与使用传统方法误帧率结果的比较。两系统具有相同的频谱效率。为缩短接收机处理时间，假设系统限定当接收到的M帧中的误比特数大于ErrMax时，接收机直接要求帧重传而无需进行错误比特纠正。这里ErrMax对应于上面说明(6-2)所涉及的内容，意为当检测出的误比特数大于某一上限ErrMax时，系统不执行2*至5*的操作而直接要求重传的情况。但这种方法使系统误帧率比理想状况大。图5中的虚线和点划线给出了ErrMax等于6和9时误帧率的结果。可见在所有的情况下系统的误帧率都得到了显著的下降。
权利要求
1．一种分组校验数据传输法，其步骤为1-1将数据源转换为P进制数据流序列，其中P≥2，为整数；1-2将数据流序列划分为数据块，并为每数据块添加帧校验码和其他系统信息，组成L位长传输端数据帧序列，其中L＞1，为整数；1-3将M个数据帧并行为M×L数据矩阵，并将矩阵数据或除去系统信息的矩阵数据按列向划分为两个以上数据组，为每组添加组校验码，组成一待传信息，其中M≥1，为整数；1-4将待传信息调制后由传输端发送到传输信道，并在信道中传输；1-5在接收端解调所收信号，得到包含M个接收端数据帧的接收信息；1-6对每一接收端数据帧，根据帧校验码进行帧校验，将通过帧校验的帧认定为正确接收帧；对于没有通过帧校验的数据帧，则1-6-1根据组校验码对每组进行校验，找出出错数据组；1-6-2将出错数据组中该帧可能出错的数据置换成P进制中其它数据，生成新帧，并将新帧进行帧校验；1-6-3若新帧通过帧校验，则判定新帧数据为正确接收帧；若新帧没有通过帧校验，则进行下一次置换和校验；若置换完所有其他组合，或置换次数高于既定的上限，则认定该帧为错误接收帧，要求重传。
2．一种如权利要求1所述的分组校验数据传输法，其特征在于将数据组划分为等维数据组。
3．一种如权利要求1所述的分组校验数据传输法，其特征在于数据组数据可以重叠。
4．一种如权利要求1所述的分组校验数据传输法，其特征在于采用前向纠错编码技术，在传输端将传输端数据帧进行纠错编码，然后在接收端对接收端数据帧和新帧进行纠错解码。
5．一种如权利要求1所述的分组校验数据传输法，其特征在于采用前向纠错编码技术，在传输端将待传信息进行纠错编码，然后在接收端对接收信息进行纠错解码。
6．一种如权利要求1或2或3或4或5所述的分组校验数据传输法，其特征在于当没有通过帧校验的数据帧可能出错的数据个数大于预定的限值时，或置换与组校验次数大于某一特定上限时，直接将该数据帧认定为错误帧，要求重传。
全文摘要
本发明涉及一种分组校验数据传输法,通过在传输的数据帧中引入分组校验纠错码,可以确定错误组的位置,进而对错误进行比特纠正,大大降低通信系统的误帧率及重传率,提高系统效率,特别是对于无线通系统,它可以极大地节约频率资源,可广泛应用于通信及计算机网络领域。
文档编号H03M13/05GK1321028SQ0111815
公开日2001年11月7日 申请日期2001年5月18日 优先权日2001年5月18日
发明者赵玉萍 申请人:北京大学