由发送器传送到接收器时数字的位数据流的错误识别方法

专利名称：由发送器传送到接收器时数字的位数据流的错误识别方法
当信息通过有故障的通道进行传输时，常常会出现错误。这些错误可通过给原来的有用信息添加冗余码(位)来识别(检测)并且可随时较正。但是，通过加上冗余码(位)来还原有效的传输能力。由于使用了给原来的有用信息添加的冗余码(位)，所以当再现错误时可避免通过发送器重复全部有用信息。
目的是利用某种冗余码(位)进行错误识别(检测)与错误校正的方法是公知的，并且叫作混合自动重发请求，简称混合自动重发请求方法。在这种方法种类很有效的方法就是这种混合自动重发请求—方法，II型。这种所谓的速率兼容压缩卷积码(RCPC Codes)及其应用，参见IEEE通信会刊，第36卷；第4期，第389页至400页，1988年4月)。
采用这种公知的方法，以信息序列的形式与循环冗余码校验控制—格式(CRC)以及一个短的确定顺序(时序)(尾部位)在有存储器的卷积编码器中给有用信息编码。最后在另一个存储器中存储。在这种情况下确定时序是一种长度的零位序列，此长度相当于卷积码的存储器的规格(尺寸)并且对于在接收器一侧的译码来说很需要。
根据规定首先传输某些存储(器)元件数量。根据这个信息设法使用Viterbi-译码器，然后通过循环冗余码校验(CRC一测试)对原始的信息字即有用信息进行译码。如这种译码不成功，则是由发送器向其他小的数据包，所谓的冗余码请求。该数据包大大小于整个有用信息。此外，在接收器中获得的信息得到补充，由此保证了整个信息序列的校正特性的改进。
采用速率兼容压缩卷积码方法(RCPC)在第一次传输时附加信息(冗余码)就已经被传输，所以这样，当通道好时，达到的通过量明显地少于采用纯的(单一)自动重发请求方法ARQ的通过量。所传输的附加信息(冗余码)使得传输速率R小于1。
本发明的问题在于提供一种数字的位数据流的错误处理方法。这种方法在对数字的位数据流进行错误处理时比公知的方法需要的附加信息要少。
采用权利要求1所述的方法解决此问题。通过由正向位移寄存器，同时以相反的时间顺序由反向位移寄存器，以及通过这两个出现错误的结果数值的“异或逻辑连接给已接收的经数字转换的，即硬位值进行译码，这些说明，在位数据流的出现位态中能出错是可能的，实际上不用附加信息就可识别错误。采用此方法所需的唯一的“附加信息”就是尾部位。但是，这说明只对有用信息进行编码的这种方法不需附加消耗，因为这种确定时序有必要用尾部位，以便能确定确定信息序列的结束(结尾)。
通过此方法识别称为错误的一位错，其中在全部信息序列中只接收一位错。
由于对权利要求2所述方法的改进也可采用有利的方法进行错误校正，其方法是在错误校正时注意对已接收的位(此位在位数据流的数字转换之前由所谓的软位值产生)的“可靠性”的了解。
由上述CRC—检验也可识别超过一位错的错误，这样，就通过按照权利要求3或4所述的改进使此方法得到进一步改进。
通过按照权利要求5所述方法的改进，扩展错误识别方法及应用错误校正方法是可能的，方法是由接收机请求附加冗余码。这种附加的冗余码可存在于某些附加的有信息中，如该冗余码技术的说明参见(J.Hagcnauer速率兼容压缩卷积码(RCPC Codes)及其应用，IEEE通信会刊；第36卷，第4期第389至400页1988年4月)。
此方法大体可更改到，重新请求全部信息，并因此而重新发送。
本发明的进一步来自于有关的权利要求。
本发明方法及其有益改进见附图并有进一步详尽说明。
图中示出

图1为基本示出自动重发请求(ARQ)方法的草图；图2a和2b为本发明所述方法的具体方法步骤的流程图；图3a至3c为本发明方法进一步改进后的附加的几个步骤流程图；图4为等级为M的普通位移寄存器的简图；图5为图4所示位移寄存器的正反向可逆的位移寄存器。图6a和6b为简图，图中示出每次通过时间轴时正反向可逆的位移寄存器对正反向可逆位移寄存器输入时时间τ的(一个)脉冲(6a)的脉冲应答(6b)；图7为对图4所示正反向可逆寄存器的说明简图；图8a至8c为时间图；示出正反向可逆位移寄存器的输入端(时)的脉冲，时间τ(8a)；正反向可逆位移寄存器相对时间方向(8b)的脉冲应答(8b)；及可逆位移寄存器在时间方向(8c)中的脉冲应答。图9a至9d为时间图，其中示出两个位移寄存器(9a)输入时的脉冲，正反向可逆位移寄存器(9b)和正反向可逆位移寄存器在时间方向(9c)中的脉冲应答以及由正反向可逆位移寄存器和正反向可逆位移寄存器构成的“异或逻辑”连接(9d)。
按照图1至图9d对本发明方法作进一步说明。
图1示出ARQ-方法的简单流程图。发送器S在卷积编码器FC中为位数据流BS编码，并且将已编码的数字或位数据流传输给接收器E。
在接收器E中对数字或位数据流BS进行译码并进行故障(错误)处理。如果识别出错误并能不直接从供接收器E使用的信息中校正此错误，则接收器E通过发送器S的询问REQ请求附加信息。该附加信息可以是，至今为止传输的有用信息的附加冗余码。
该附加信息也可以是全部信息再次重新由发送器S传输给接收器E。在卷积编码器FC中的编码在(J.Hagenauer速率兼容压缩卷积码(RCPC Codes)及其应用，IEEE通信会刊第36卷，第4期第389页至400页，1988年4月)有详细说明。
由发送器S传输给接收器E的附加的附加信息RES可以在接收器E中为此得到应用，即在数字式位数据流BS中对已识别出的错误进行错误校正。
在图2a和2b中通过流程图对此方法的具体步骤进行说明。
在第一个步骤21中，在卷积编码器FC中为发送器S的数字式位数据流编码。该位数据流BS由发送器S传输22给接收E。接收器E接收由发送器S发送的位数据流BS并存储已接收到的信息24。
已接收的位数据流BS迄今为止存在于所谓的软数值中，即在所采用的0/1-逻辑中，如模拟，消失的位于0与1之间的数值。当然同样也适用于-1/1的数码。
在此方法范围内使用其他编码方法可不受限制。
因为用接收的软数据值不可能进行数字式数据处理，所以要在接收器E中对该软数值进行量化25。这就是说对于每个软数值来说将决定，是否将它引入第一个二进制数值或第二个二进制数值。
量化的方式是任意的，且可以考虑特殊的通道特性。
经量化的软的位值以下叫作硬位值。这样就可实现位数据流BS的二进制的继续处理。
图4示出等级为M发生(器)位移寄存器H的基本电路图。基本延迟元件T是指每一次步进时，输入信号的每次的时间延迟。
以后使用的全部位移寄存器必须每次在编码或译码开始时复原，即通常所置0。
输入程序列Xt由发生(器)位移寄存器H来移位并且按照上述与输出位序列Yt的“异或逻辑”连接，给输入位序列Xt编码。输出位序列Yt相当于数字式位数据流BS。
通常，由以下多项式表示法表示发生(器)位移寄存器H的特征。其中t表示时间H＝Yt＝Xt…Xt-M两个可逆反向位移寄存器构成这个图4示出的发生(器)位移寄存器H。
图5示出正反向可逆位移寄存器H’V。正反向可逆位移寄存器H’V使用的是位数据流BS，即输出位序列Yt作为输入信号。输出信号是图4示出的发生(器)位移寄存器H的输入位序列。
正反向叫逆位移寄存器H’V的结构明显地是从发生(器)位移寄存器H的结构中产生的。
H’V＝Xt＝YtXt…Xt-M其中按顺序的输出位序列Yt是按顺序写入正反向可逆位移寄存器H’V中的，就象这些是从发生的位移寄存器H中产生了一样。
这表明硬的位值在量化之后由正反向可逆位移寄存器H’V进行位移26(参见图2a)。
在时间t上，正反答向可逆位移寄存器H′V对时间τ的正反向可逆位移寄存器H’v的脉冲应答(参见图6a)如图6b中的说明。
图7示出第二个可逆位移寄存器，反向可逆位移寄存器H’R。再次将输出位序列Yt用作反向可逆位移寄存器H’R的输入信号，但这一次在时间上是相反的顺序。
反反向可逆位移寄存器H’R的结构明显按以下步骤从发生器位移寄存器H中产生的H’R＝Xt-M＝YtXt…Xt-M+1当然其缺点是将输出位序列按时间相反的顺序位移到反反向可逆位移寄存器H’R中27作为输出位序列被接收。
图8a和8b中示出通过旋转的时间轴t′，发生器位移寄存器H的输出位序列Yt的写入。到达时间τ的反反向可逆位移寄存器H’R的图8a所示的输入时的脉冲会产生反反向可逆位移寄存器H’R的图8b所示的脉冲应答。
脉冲应答的各个位值(如图6b与图9b至9d所示)是用αD-X，表示的。其中变量X表示脉冲应答的当时位值在时间τ上的当时的时间差。
但是，构成可逆反向位移寄存器H’V与H’R只能是，当正反向可逆位移寄存器H’V和反反向可逆位移寄存器H’R的等级都是M时，且在其应答时经过(循环)所有可能的状态2M-1，因此不能有小循环。
根据假定得出脉冲应答的长度DD＝2M-1图8c中指令脉冲应答按“正常”时间方向通过时间轴t。
正反向可逆位移寄存器H’V的脉冲应答和反反向可逆位移寄存器H’R的脉冲应答在其他步骤28“异-逻辑”连接出现错误。
其中，必须注意两个脉冲应答在“正常”时间方向相互连接。图9a至9d中示出脉冲应答及脉冲应答的“异或逻辑”连接。
图9a示出到达时间τ的输入时的脉冲进行(引起)正反向可逆位移寄存器H’V(参见图9b)的脉冲应答和反反向可逆位移寄存器H’R的脉冲应答(参见图9c)。
图9d示出脉冲应答的“异-逻辑”连接。箭头P所指的是人们只能从“异”连接中停回到时间τ上，因脉冲在此出现。正如箭头P所指的那样，时间τ与正反向可逆位移寄存器H’V的脉冲应答的第一个系数的出现同时发生(叠合)。
其中应注意到如果脉冲应答的周期长度D，即脉冲应答长度大于位数数据流BS的总长度，这的确有可能。如不满足这个条件，则脉冲在周期重返的脉冲应答的每个系数a1中出现。
因为可逆位移寄存器的输出位顺序(序列)Xt即发生器一位移寄存器的输入位序列Xt每次只与过去时间的可逆位移寄存器的存储(器)内容有关，即Xt-1，这个只与Xt-2有关等等，所以已到时间t-M的可逆位移寄存器的输出位顺序(序列)Xt要预先规定。
如果存储(器)元件Xt-M+1出现逻辑数值1并且所有其他存储(器)元件出现逻辑数值0，则会出现位顺序的最长的输出顺序，此输出顺序最终出现数值0，即0—位顺序，在脉冲字之中，即脉冲应答之中。因为除了在脉冲应答之中有最终逻辑数值0的通过顺序之外，所有状态必须出现，这些是有条件的，即在位移寄存器中不得出现子循环运行，所以这就是出现(相关联)“0”的最长顺序。这个顺序的长度数为M-1。
对于反反向可逆位移寄存器的H’R来说(该位移寄存器产生与“正常”时间方向相反的位流)上述存储(器)状态在脉冲之后直接出现一个节拍(脉冲)。这就是说系数aD，…；aD-M+2含有这个最长的“0”—顺序所以按照可逆位移寄存器的脉冲应答内的最长“0”—顺序规定第一系数a1的位置是可能的。
事实上可按照以下方式进行位数据流BS和错误(故障)处理。如果观察到位数据流BS是通过受干扰的通道进行传输的话，则可说明通过位数据流BS的“异逻辑”连接时带有错误矢量FK。仅在τ处出现第一个二进制数值。
已接收的位数据流EB因此可写成FB＝BS+FK
如果在已接收的位数据流EB的接收器E中位移到正反向可逆位移寄存器H’V中，则人们就得到了第一个结果字EV。
EV＝IFV。
其中，信息字I“异逻辑”与由错误矢量FK产生位顺序FV连接。因为此错误矢量F在位流中只能出现有逻辑数值1的二进制数值，所以位顺序FV解释为正反向可逆位移寄存器H’V的脉冲应答(参见图6a和6b)。
如果也用反反向可逆位移寄存器H’R实现这个步骤并且看到结果处于“正常”时间方向t上；则得出第二个结果字节ER。
ER＝IFR与上述正反向可逆位移寄存器H’V的脉冲应答类似，第二个位顺序FR是反反向可逆位移寄存器H’R在“正常”时间方向t中的脉冲应答(参见图8a至8c)。
如果在第一个结果字EV的被接通(闭合)的“异或逻辑”连接28中第二个结果字FR出错结果是FVR＝EVFR＝IFVIFR＝FVFR这个错误症兆FVR与原来的信息字I无关且只与第一个位顺序FV和第二个位顺序FR有关，即实际上只与错误矢量FK有关所以得出带有逻辑数值1的二进制数值(该数值在错误症兆FVR中跟着(接着)是长的“0”—顺序，在出现错误的位数据流中提供了位态。
如果脉冲应答的周期长度D小于位数据流BS的总长度，则由于错误症兆FVR通过带有逻辑数值1的紧跟着最长“0”-顺序的位仅提供位数据流BS的一些可能出错的位态。
大量可能出错的位态来自于错误群FVR中脉冲应答的周期继续。
这说明每次在位数据流BS中的可能出错的位态产生于在错误症兆FVR中提供的位态正n×D(D＝2M-1)，其中M所使用的发生器位移寄存器H的级数，而n是任意的自然数。
所以通过采用本发明方法不必使用冗余码就能够对位数据流BS进行错误处理。这就是与公知RCPC-方法相比的主要优点，在RCPC方法中位数据流BS中有某种冗余码，它使得传输率R小于1。
本发明方法所需要的唯一冗余码在于M-尾部位，但是，总归对于位数据流BS来说有必要把此M-尾部位用作确定时序。在本发明方法中需要这些尾部位，以便使位移寄存器处于定义的状态。
在此方法的改进方法中，信息(即在位数据流BS的哪个位态中可能有错)可按以下方式使用。
考虑到总是要改变位数据流BS的位，其位态含有大量可能出错的位态，且这在数字转换之前，在该数据流BS的软位数值中有很大的不稳定性。最大的不稳定性意味着这种关系那个被改变的位大多与每次进行数字转换的硬位数值有区别，即离数字转换阀值最近。其中当然只考虑到位态中的位数值，固它包含在大量可能出错的位数值中。
存储在某一步骤24中的带软位数值的位数据流BS用于待改变的硬位数值的选择。硬位数值的相应数值从现在起被改变32。
这当然是只有在错误症兆不是最终带有逻辑数值0的二进制数值的顺序的情况下才能实现。
现在再次为了译码，通过正反向可逆位移寄存器H’V对经改变的硬位值的序列进行位移33。如果未识别出错误，即错误症兆FVR最终是带逻辑数值0的二进制数值的顺序，则也可直接使用这第一个结果字位FV，此结果字是由正反向可逆位移寄存器H’V以过对硬位数值的移位而出现的26。
因为通过所述的本发明方法只能识别一个错误，所以对此方法有益的改进是通过循环冗余码校验(CRC)34；具有错误识别概率相当于每次用于CRC—检验的位移寄存器也能识别更多的错误。
对于上述CRC—检验当然在位数据流BS的编码时由发送器S加入CRC—检验和。
此CRC—检验和，由接收器E计算35。如果在CRC—检验之后还未确定出错误，则可判定在位数据流BS中未出现错误36。因为将CRC—检验运用到可能已改变过一次的位流中，即运用到已改变的硬位值中，所以也可以控制是否把位数据流BS的大量可能出错的位中正确的位也改了。
如果CRC-检验表明把位数据流BS的原来重要的位改变了，即改错了则可以改变另一个位，即大量可能有错的位态中的位置上的位。其优点是把各别位的校正的顺序放首位，方法是每次都校正不稳定性最大的位。当然必须把改错了的位重新改为正确的原始数值。
这种措施可一直重复到CRC—检验提供实际的结果。
迄今为止所述附加的这种措施是有可能的，即接收的正通过请求REQ来请求发送器S的附加冗余码。
发送器S将请求的附加冗余码以应答RES形式传输给接收器E。
可一直重复这种措施，直至接收器E得到足够的用于错误校正的冗余码。
同样，接收器E可以以请求REQ的方式来请求重复全部信息。
在这种情况下，发送器S以应答方式将全部位数据流BS再一次发送给接收器E。
权利要求
1.由发送器(S)传输到接收器(E)的数字式位数据流(BS)的错误识别方法是，—用此方法给在发送器中的位数据流(BS)在卷积编码器(FC)中编码，形成速率兼容压缩卷积码(RCPC Codes)(21)使用一种产生位移寄存器H＝Yt＝Xt…Xt-M，其中--Yt 表示产生位移寄存器H的输出位序列，--Xt 表示产生位移寄存器H的输入位序列，--t 表示各个时间步进，--M 表示产生位移寄存器H的级数。—用此方法在接收器(E)中出现以下步骤，--位数据流(BS)转换成硬位值，(25)，--硬位值通过正反向逆位移寄存器，H’v＝Xt＝YtXt-1…Xt-M来移动(26)，--在时间上(一时的)涉及到反顺序数据的接收器的顺序，该硬位值通过反反向移位寄存器H’R＝Xt-M＝YtXt…Xt-M+1进行位移(27)--将由正反向可逆的位移寄存器H’v和由反反向可逆位移寄存器H’R进行位移的硬位(比特)值在时间上有相同的取向(定向)连接成错误症兆(FVR)的“异或逻辑”(28)。--一些可能的位数据流(BS)的错误位态是由二进制数值(带错误症兆(FVR)的逻辑值1)的位态提供的。该位态产生错误症兆(FVR)(逻辑数值0)的最长序列，同时，一些可能有错误的位态来自于位态的周期连续相当于正反向可逆的位移寄存器H’的周期长度(D)(29)。
2. 根据权利要求1的方法—采用此方法，改变硬位值的位(32)(该位在一些可能有错位态的位态中)，该错误位态已接收的数值在位数据流中出现大的不稳定性。并且—采用此方法是通过正反向可逆的位移寄存器(H’v)来位移已改变的硬位值(33)。
3. 根据权利要求1或2的方法，其用此方法，将循环冗余码校验(CRC-Prufung)应用到由正反向可逆的移位寄存器(H’v)进行位移的硬位值或经改变的硬位值上。(35)。
4. 根据权利要求3的方法—用此方法，当CRC检验结果不利时，改变硬位值的另一个(其他)位(32)，此位位于一些可能有错误的位态的位态中。该错误位态接收到的位数值在位数据流中与迄今为止经改变的位相比不稳性较小。—用此方法，将CRC-检验应用在再次改变的硬位值上(35)，且—用此方法，重复采取这种措施，直至CRC检验得出实际结果。
5. 根据权利要求1至4之一的方法，用此方法由发送器(S)将附加的对接收器纠错所必须的冗余码按接收器(E)的请求传输给接收器(E)。
全文摘要
发送器向接收传送时数字的位数据流的错误识别方法。把用卷积码编码的数字的位数据流转换成硬位值。将硬位值写入一用于编码的与产生位移寄存器相逆的，正反向可逆的位移寄存器中并给出第一结果字节。按时间上相反的顺序将位数据流写入反方向可逆的位移寄存器，它给出第二个结果字节。这两个结果字节以相同的时间方位“异-逻辑”门相互连接成误差症兆，以在位数据流中提供一些有错的位态。上述情况使公知方法在传输速度上得到提高。
文档编号H03M13/09GK1162882SQ9612190
公开日1997年10月22日 申请日期1996年10月23日 优先权日1995年10月23日
发明者B·韦默, F·塞特 申请人:西门子公司