数据通信系统、数据发射装置、数据发射方法、数据接收装置、及数据接收方法

专利名称：数据通信系统、数据发射装置、数据发射方法、数据接收装置、及数据接收方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使用无线电信道将数据分组从发射侧发射到接收 侧的数据通信系统、数据发射装置、数据发射方法、数据接收装置、及数 据接收方法。本发明尤其涉及这样的数据通信系统，该数据通信系统可以 通过以固定间隔将探测分组从接收侧发射至发射侧，基于探测分组的接收 状态预测接收侧上丢失的数据分组，并在发射侧向接收侧重传数据分组来 克服无线电环境中的分组丢失，同时确保实时特性。
本申请要求以2006年9月6日在日本递交的日本专利申请No.2006-242187为基础的优先权，该申请通过参考被引入本申请。
背景技术：
最近几年，诸如ADSL (非对称数字用户线)、光纤、以及运动图像 的数字化的扩展已经导致要求实时特性的通信服务的使用的增加，诸如， 经由互联网的声音和运动图像的实时分布和视频会议系统。另外，在越来 越多地使用的无线电中，以无线相机为代表的实时运动图像通信服务已经 随着吞吐量的改善而被使用。在这种通信中，在克服发生在网络上的分组 丢失的同时确保实时特性是非常重要的。
传统的有线环境中的用于QoS (服务质量)控制的一般方法包括FEC (前向纠错)和ARQ (自动重复请求)。FEC是一种向通信数据添加冗余 的技术。由于丢失分组可以在不执行校正能力中的重传的条件下被恢复， 所以FEC具有优良的实时特性，但是当分组丢失超过校正能力的情况发生 时，FEC大大降低了服务质量。另一方面，ARQ是一种请求丢失分组的重 传的技术。尽管ARQ可以使得丢失分组被恢复而不考虑丢失分组的数 量，但是由于重传的数目，ARQ不能确保实时特性，并且类似地降低了质量。
传统上，作为一种用于补偿这两种缺点的方法，存在一种非专利文件
1中描述的FEC/ARQ组合系统(Hiroyuki Tanaka和Yutaka Takahashi， "Modeling and Performance Analysis of Real-Time Hybrid FEC/ARQ": IEICE Technical Report IN2004-22, PP. 13-18， 2004年六月)。

发明内容
非专利文件1中描述的技术可以在确保实时特性的同时恢复分组丢 失。然而，在很多分组丢失为突发丢失的无线电环境中，存在FEC的效果 被降低从而使得FEC/ARQ组合系统没有有效地发挥作用的问题。而且， 由于在分组丢失结束后通过ARQ作出补偿该丢失的重传请求，所以重传 的分组不能在可准许的延迟内到达。
本发明的目的在于，在克服无线电环境中的分组丢失的同时确保实时 特性。
本发明的概念是一种用于将数据分组从数据发射装置发射至数据接收 装置的数据通信系统。在该数据通信系统中，数据发射装置包括编码 器，用于对传输数据执行编码处理，并生成存储编码后的传输数据的数据 分组；数据分组发射部件，被配置为向第一无线电信道发送编码器生成的 数据分组；重传控制部件，被配置为从第二无线电信道接收重传请求信 号，并控制数据分组发射部件以向第一无线电信道重新发送重传请求信号 所请求的预定数据分组；探测分组接收部件，被配置为从第二无线电信道 接收探测分组；以及预测性重传控制部件，被配置为基于探测分组接收部 件中的探测分组的接收状态控制数据分组发射部件以向第一无线电信道重 新发送从数据分组发射部件发送至第一无线电信道的数据分组中的预测为 丢失了的数据分组。另外，数据接收装置包括数据分组接收部件，被配 置为从第一无线电信道接收数据分组；解码器，用于通过对存储在数据分 组接收部件接收的数据分组中的编码后的数据执行解码处理来获取所接收 的数据；重传请求控制部件，被配置为当数据分组接收部件接收的数据分 组缺少解码器获取所接收的数据必需的预定数据分组时，向第二无线电信道发送用于请求预定数据分组的重传的重传请求信号；以及探测分组发射 部件，被配置为以固定间隔向第二无线电信道发送探测分组。
然后，数据分组被从数据发射装置发射至数据接收装置。在发射侧， 编码器对传输数据执行编码处理，并进一步通过分组化处理生成存储编码 后的传输数据的数据分组。然后，在发射侧，数据分组发射部件向第一无 线电信道发送数据分组。
另外，在发射侧，当重传控制部件从第二无线电信道接收重传请求信 号时，重传控制部件控制数据分组发射部件以向第一无线电信道重新发送 重传请求信号请求的预定数据分组。在这种情况下，数据分组发射部件向 第一无线电信道发送预定数据分组。
另外，在发射侧，探测分组接收部件接收探测分组。预测性重传控制 部件基于探测分组的接收状态，预测从数据分组发射部件发送至第一无线 电信道的数据分组中的接收侧丢失的数据分组。例如，预测性重传控制部 件预测在没有被探测分组接收部件接收的探测分组的传输时段期间从数据 分组发射部件发送至第一无线电信号的数据分组是被丢失的数据分组。然 后，预测性重传控制部件控制数据分组发射部件以向第一无线电信道重新 发送预测被丢失的数据分组。在这种情况下，数据分组发射部件向第一无 线电信道发送预测在接收侧丢失的数据分组。如上所述，根据本发明的数 据通信系统将被请求重传的数据分组和预测在接收侧丢失的数据分组从数 据分组发射部件发送至第一无线电信道，从而使得接收侧上的分组丢失可 以被克服。另外，该数据通信系统基于探测分组的接收状态预测接收侧上 丢失的数据分组，并且在不等待来自接收侧的重传请求的条件下将数据分 组从数据分组发射部件发送至第一无线电信道，从而使得接收侧上的实时 特性可以被确保。
例如，数据分组发射部件具有用于暂时存储将被发送至第一无线电信 道的数据分组的传输缓冲器，并且存储在传输缓冲器中的数据分组具有分 组优先级信息。当存储在传输缓冲器中的数据分组的分组计数超过阈值 时，例如，数据分组发射部件基于分组优先级信息从传输缓冲器删除预定 数据分组。例如，存储在传输缓冲器中的数据分组具有作为指示分组的优先级的 分组属性信息，并且该分组属性信息指示出该数据分组是以下数据分组之 一将被基于重传请求信号而重传的第一重传分组、将被基于以探测分组 的接收状态为基础的丢失预测而重传的第二重传分组，以及除了第一重传 分组和第二重传分组以外的常规分组。另外，例如，存储在传输缓冲器中 的数据分组具有指示在分层编码中该分组所属的至少一层的分层信息和作 为指示分组的优先级的信息的分组属性信息。
例如，重要程度被基于分组属性信息和层等确定，并且有问题的数据 分组所属的一层中的数据分组和最低重要程度的数据分组被全部件删除。
如上所述，当存储在传输缓冲器中的数据分组的分组计数超过阈值 时，数据分组发射部件基于分组优先级信息从传输缓冲器删除预定数据分 组。所以，即使通过有限频带的第一无线电信道，也可以将重要的数据分 组优先传递至接收侧。在接收侧，数据分组接收部件从第一无线电信道接 收数据分组。然后，在接收侧，解码器通过对存储在所接收的数据分组中 的编码后的数据执行解码处理来获取所接收的数据。
另外，在接收侧，重传请求控制部件确定数据分组接收部件接收的数 据分组是否缺少解码器获取所接收的数据必需的预定数据分组。然后，重 传请求控制部件向第二无线电信道发送用于请求丢失的预定数据分组的重 传的重传请求信号。另外，在接收侧，探测分组以固定间隔被发送至第二 无线电信道。
如上所述，用于请求解码器获取所接收的数据必需的预定数据分组的 重传的重传请求信号被发送至第二无线电信道，并且探测分组以固定间隔 被发送至第二无线电信道。所以，如上所述，在发射侧，被请求重传的数 据分组和预测将在接收侧被丢失的数据分组可以被从数据分组发射部件发 送至第一无线电信道，从而接收侧上的分组丢失可以被克服。另外，在发 射侧，接收侧上丢失的数据分组被基于探测分组的接收状态预测出来，并 且该数据分组可以在不等待来自接收侧的重传请求的条件下被从数据分组 发射部件发送至第一无线电信道，从而接收侧上的实时特性可以被确保。
根据以上所述的本发明，探测分组在固定间隔处被从接收侧发射至发射侧，并且发射侧预测接收侧上丢失的数据分组并根据探测分组的接收状 态向接收侧重传数据分组。从而可以在无线电环境中克服分组丢失的同时 顺利地确保实时特性。
本发明的其他和进一步技术目的以及本发明获取的具体优点可以通过 下面参考附图描述的实施例变得显而易见。


图l是示出作为实施例的数据通信系统的配置的框图； 图2是示出数据发射装置的分组发送终端和数据接收装置的分组接收 终端的详细配置的框图3是示出JPEG2000分层结构的示例的图示；
图4是示出存储编码后的数据的数据分组(RTP分组)的配置的图
示；
图5是示出NACK-RTCP分组的配置示例的图示；
图6是示出探测分组的配置示例的图示；
图7是示出突发丢失检测和预测性重传的示例的图示；
图8是预测性重传控制部件中的预测性重传控制处理的流程图。
具体实施例方式
图1示出了作为实施例的数据通信系统10的配置。该数据通信系统 IO具有数据发射装置100和数据接收装置200。数据发射装置100包括分 组发送终端IIO、无线电发射终端120、和无线电接收终端130。数据接收 装置200包括分组接收终端210、无线电接收终端220、和无线电发射终 端230。
从数据发射装置100的分组发送终端IIO传送至无线电发射终端120 的数据分组通过第一无线电信道310被数据接收装置200的无线电接收终 端220接收。另外，数据接收装置200的分组接收终端210通过无线电发 射终端230向第二无线电信道320发送探测分组。数据发射装置100的分 组发送终端IIO通过无线电接收终端130接收探测分组，根据接收状态估量第二无线电信道320的分组丢失状态，预测相似程度的分组丢失也发生
在第一无线电信道310上，并且在不等待来自数据接收装置200的分组接 收终端210的重传请求的条件下发射重传分组。
图2示出了数据发射装置100的分组发送终端110和数据接收装置 200的分组接收终端210的详细配置。
分组发送终端110将首先被描述。该分组发送终端110具有编码器 111、优先级处理部件112、 FEC控制部件113、重传缓冲器114、优先级 处理传输缓冲器115、 ARQ控制部件116、探测分析部件117、以及预测 性重传控制部件118。
编码器111对传输数据(例如，诸如图像数据、音频数据等的流类型 数据)进行编码处理，并生成存储编码后的传输数据的数据分组。在本实 施例中，编码器111执行分层编码处理。分层编码可以通过压縮和解压縮 系统执行，该系统包括例如，基于JPEG2000和MPEG4的视频流。
MPEG4可升级地使能从低比特率到高比特率的分布。另外，基于小 波变换的JPEG2000利用小波变换的特点，使能以空间分辨率为基础的分 组化或以图像质量为基础的分层分组化。JPEG2000使能将通过 MotionJPEG2000 (部分3)标准以文件格式存储的分层数据，其中，该标 准不仅能处理静止图像而且能处理运动图像。上述分层编码处理的应用可 以使能从一块文件数据到具有不同功率的终端的同时的数据分布。
作为分层编码的示例的使用以DCT (离散余弦变换)为基础的技术的 配置也是可能的。例如，该方法对作为分布信息的图像数据进行DCT处 理，通过DCT处理执行划分高频和低频的分层，并生成高频层和低频层 中的划分后的分组以分布数据。编码器111执行使能诸如以上所述的DCT 处理或小波变换的分层的编码系统。
编码器111在以上所述的分层编码中以预先设置的递增次序执行递增 式编码处理。具体地，编码器111根据各种数据层执行递增式编码处理， 诸如对应于小波变换等的以空间分辨率为基础的递增式编码处理、对应于 为每个SNR (信号噪声比)，即图像质量设置的层的递增式编码处理、对 应于每个颜色成分(RGB或YCbCr)的层的递增式编码处理。递增式编码是通常用-"T互联网等上的图像分布的编码处理，首先使能 数据接收终端侧输出粗糙的图像数据，并顺序输出和显示精细图像。例 如，在以空间分辨率为基础的递增式编码的情况下，对应于精细图像的高 频图像数据的编码后的数据被从对应于粗糙图像的低频图像数据的编码后 的数据生成。解码并显示数据的终端可以通过首先对低频图像数据的编码 后的数据执行解码和显示处理，在短时间内在显示器上显示粗糙的、 一般 图像，然后通过解码并显示高频图像数据的编码后的数据显示逐渐变得更 加精细的图像。
在以SNR (信号噪声比)，即图像质量为基础的递增式编码的情况 下，高SNR (高图像质量)的编码数据被从低SNR (低图像质量)的编码 数据中划分出来，并且编码被执行。在以颜色成分(RGB或YcbCr)为基 础的递增式编码的情况下，对于每个颜色成分(RGB或YcbCr)执行编 码。
图3示出了 JPEG2000分层结构的示例。在这个示例中，假设J2K分 组化被以SNR递增次序执行。在这个示例中，即使在数字-3和随后的分 组都没有被接收到时，由于层0中没有分组被丢失所以层0也可以被再 生，并且当直到数字-5的分组被接收时，直到层1的再生可以被执行。所 以，在JEPG2000中，即使所有分组都没有被接收，直到可再生层的图像 也可以被再生。所以，当分组被基于预测而重传时，更高的优先级被给予 了更低层中的分组，从而图像跳过可以被尽可能多地避免。
如上所述，编码器111生成存储作为有效载荷的编码后的传输数据的 数据分组。编码器111通过向有效载荷数据添加例如RTP报头来对有效载 荷数据进行分组化。图4示出了 RTP分组的配置。RTP报头具有以下字 段版本号(V)、填充(P)、扩展比特或扩展报头存在与否(X)、传 输源计数(计数器)、标记信息(标记比特，M)、有效载荷类型(有效 载荷类型)、序列号、时间戳(TIMESTAMP)、同步源(传输源)标识 符(SSRC)、以及贡献源(传输源)标识符(CSRC)。
数据接收侧基于添加至RTP报头的时间戳，控制解压縮RTP分组时 的处理时间，从而使得实时图像或声音的再生可以被控制。附带地，例如，共用时间戳被设置到存储运动图像数据的编码后的数据并属于一个图
像帧的多个RTP分组，并且形成每帧的结束分组在RTP报头中存储指示 结束的辨识标志。
返回图2，优先级处理部件112向编码器111生成的每个数据分组 (RTP分组)的报头添加优先级信息。例如，优先级信息是在分层编码中 指示有问题的数据分组所属的层的分层信息。另外，例如，假设优先级信 息不仅包括以上所述的分层信息，而且包括指示有问题的数据分组在该层 中是怎样被放置的层内信息(例如，图3中的"分辨率"等)。
FEC控制部件113通过利用多个数据分组作为一个FEC块，使用 Reed-Solomon (RS)编码或其他纠错编码对由优先级处理部件112添加了 优先级的每个数据分组进行冗余编码。例如，当(n， k) RS编码被使用 时，n-k冗余分组可以在冗余编码之前从k个原始分组生成。附带地，n〉 k。
在这种情况下，n个分组被从数据发射装置100以每FEC块为单位发 射。当数据接收装置200可以接收n个分组以外的k个分组时，该数据接 收装置200可以通过RS解码处理恢复该k个原始分组。
重传缓冲器114存储作为用于重传的数据分组的由优先级处理部件 112添加了优先级的每个数据分组。
当ARQ控制部件116经由无线电接收终端130从第二无线电信道320 接收作为重传请求信号的NACK (否定应答)-RTCP分组时，ARQ控制 部件116从重传缓冲器114读取NACK-RTCP分组请求的预定数据分组， 然后将该数据分组发送至优先级处理传输缓冲器115。图5示出了 NACK-RTCP 分组的配置。 除了报头(HEAD)信息以外，NACK-RTCP分组中的 集表包括格式(FORMAT)、分组类型、分组长度、传输同步源标识符 (RTCP)、时间戳(TIMESTAMP)、作为被请求重传的分组的标识符的 重传指定的序列号、"重传的数目"、"选项"、以及作为对应于每个重 传指定的序列号的数据的"重复指定的数目"。"重传的数目"、"选 项"、以及"重复指定的数目"根据需要添加。
ARQ控制部件116向将从重传缓冲器114发送至优先级处理传输缓冲分组)添加报头，其中，分组属性^'息指示该数
据分组被NACK-RCTP分组请求重传。该分组属性信息组成了指示优先级 的信息。如随后将要描述的，该分组属性信息将重传分组的传输的重要程 度设置得高于相同层中的常规数据分组(常规分组)的传输的重要程度， 在该层中，分组被从FEC控制部件113提供给优先级处理传输缓冲器 115。
探测分析部件117基于通过无线电接收终端130从第二无线电信道 320接收的探测分组的接收状态，检测第二无线电信道320是处于良好的 通信状态还是处于突发丢失状态。
探测分组以固定间隔被从数据接收装置200发送至第二无线电信道 320 。图6示出了探测分组的配置。除了报头(HEAD)、格式 (FORMAT)、分组类型、分组长度、以及传输同步源标识符(RTCP) 的信息以外，探测分组还具有作为探测信息的时间戳和序列号的信息。附 带地，当接收侧终端以固定间隔输出探测分组时，从接收侧终端到传输侧 终端的传播中的延迟是不变的，时间戳信息不是必需的。另外，序列号是 类似的不必需的信息。
当探测分析部件117检测出突发丢失状态时，预测性重传控制部件 118预测从数据发射装置100发送至第一无线电信道310的数据分组中的 在数据接收装置200部分上丢失的数据分组，从重传缓冲器114读取预测 出的数据分组，然后将该些数据分组发送至优先级处理传输缓冲器115。 此时，预测性重传控制部件118向从重传缓冲器114发送至优先级处理传 输缓冲器115发送的数据分组(重传分组)的报头添加分组属性信息，其 中，该分组属性信息指示数据分组的丢失是从探测分组的接收状态预测出 来的。该分组属性信息组成了指示优先级的信息。如随后将要描述的，这 个分组属性信息将重传分组的传输的重要程度设置得高于相同层中的常规 数据分组(常规分组)的传输的重要程度，其中，在该层中，分组被从 FEC控制部件113提供到优先级处理传输缓冲器115。
下面将给出探测分析部件117中的预测接收侧上的丢失的处理和预测 性重传控制部件118中的重传处理的细节的描述。假设探测分组传输间隔为Tprobe。探测分析部件117确定当在突发检 测阈值eBurst期间NACK-RTCP分组和探测分组都没有被接收时已经发生 了突发丢失。太小的阈值eBurst (〉Tprobe)增加了错误地检测出随机丢 失为突发丢失的可能性，而太大的阈值eBurst导致了突发丢失检测中的延 迟。当在突发丢失检测期间新的NACK-RTCP分组或新的探测分组被接收 时，探测分析部件117确定突发丢失状态结束。
当探测分析部件117检测到突发丢失时，预测性重传控制部件118从 重传缓冲器114读取将要重传的数据分组，以重传预测将在检测出的突发 丢失中丢失的数据分组。预测性重传控制部件118然后向优先级处理传输 缓冲器115发送数据分组。
当突发丢失被基于突发检测阈值eBurst而检测到时，预测性重传控制 部件118将t设置为检测时间并执行控制，以重传在从时间t-RTT/2-eBurst 到时间t-RTT/2的时段期间传输的分组，其中，RTT是往返传播延迟(往 返时间)。然后，只要探测分析部件117继续突发丢失检测，则以重传间 隔TRet，预测性重传控制部件118设置t作为时间，并且执行控制以重传 在从时间t-RTT/2-TRet到时间t-RTT/2的时段期间发射的分组。
图7示出了突发丢失检测和预测性重传的示例。在图7中，探测分析 部件117首先检测时间tl处的突发丢失。此时，预测性重传控制部件118 执行控制，以重传相应的丢失分组组P1。在TRet后的时间t2处，突发丢 失检测还没有结束，所以预测性重传控制部件118接下来执行控制，以重 传丢失分组组P2。在时间t3处，NACK-RTCP分组或探测分组从接收侧 到达，从而探测分析部件U7确定突发丢失状态结束。
图8的流程图表示预测性重传控制部件118中的预测性重传控制处 理。预测性重传控制部件118以预定循环执行该流程图的操作。
首先，预测性重传控制部件118开始步骤ST1中的处理。在步骤ST2 中，预测性重传控制部件118确定突发丢失是否被探测分析部件117检测 出来。当突发丢失没有被检测到时，预测性重传控制部件118进行到步骤 ST13，在该步骤，预测性重传控制部件118结束预测性重传控制处理。
当在步骤ST2中突发丢失被检测到时，预测性重传控制部件118在步骤ST3中将所流逝的时间Ta设置为零。然后，在歩骤ST4中，预测性重 传控制部件118将t设置为检测的时间，并预测在从时间t-RTT/2-eBurst 到时间t-RTT/2的时段期间发射的分组为丢失分组。在步骤ST5中，预测 性重传控制部件118从重传缓冲器114读取预测出的丢失分组，然后将该 些分组输出至优先级处理传输缓冲器115。接着，在步骤ST6中，预测性 重传控制部件118确定时间Tret是否已经经过。当时间TRet还没有经过 时，在步骤ST7中，预测性重传控制部件118确定NACK分组(重传请求 信号)被接收还是探测分组被接收。当两者都没有被接收时，预测性重传 控制部件118返回到步骤ST6。
当在步骤ST6中经过了时间TRet时，预测性重传控制部件118在步 骤ST8中将流逝的时间Ta设置为零。然后，在步骤ST9中，预测性重传 控制部件118设置t为时间Tret经过的时间点，并且预测在从时间t-RTT/2-Tret到时间t-RTT/2期间发射的分组为丢失分组。在步骤STIO，预 测性重传控制部件118从重传缓冲器114读取预测出的丢失分组，然后将 该些分组输出至优先级处理传输缓冲器115。然后，预测性重传控制部件 118返回步骤ST6。
另外，当在步骤ST7中NACK分组或探测分组被接收时，在步骤 ST11中，预测性重传控制部件118设置t作为接收时间点，并在探测分组 被接收时预测在从时间t-RTT/2-Ta到时间t-RTT/2的时段期间发射的分组 是丢失分组。在步骤ST12中，预测性重传控制部件118从重传缓冲器114 读取预测出的丢失分组，然后将分组输出至优先级处理传输缓冲器115。 当NACK分组被接收时，预测性重传控制部件118将由从时间t-RTT/2-Ta 开始NACK分组内的信息指示的所请求的重传分组作为丢失分组。在步骤 ST12，预测性重传控制部件118从重传缓冲器114读取预测出的丢失分 组，然后将该分组输出至优先级处理传输缓冲器115。然后，预测性重传 控制部件118进行到步骤ST13，在该步骤，预测性重传控制处理结束。
另外，返回图2，优先级处理传输缓冲器115暂时存储在ARQ控制部 件116和预测性重传控制部件118的控制下从FEC控制部件113输出的每 个FEC块的数据分组和冗余分组以及从重传缓冲器114读取的数据分组，基于优先级选择将要发射的分组，然后经由无线电发射终端120向第一无
线电信道310发送将要发射的分组。优先级处理传输缓冲器115形成数据 分组发射部件。
将对优先级处理传输缓冲器115中的缓冲器管理(选择将要发射的分 组的处理)进行描述。
在上述预测性重传控制部件118的控制下执行的预测性重传可以导致 这样的情况额外的数据分组被暂时存储在优先级处理传输缓冲器115 中，从而分组没有在可准许的延迟内到达接收终端。在这种情况下，对于 有效的分组传输，缓冲器管理被执行，其中，分组的重要程度被定义，并 且缓冲器中的相对较低重要的分组被删除。
首先，通过以下等式定义分组的重要程度Pvalue。
<formula>formula see original document page 17</formula>
其中，Plvalue(n)是基于与分层编码有关的优先级信息确定的重要程 度，该优先级信息被添加至如上所述的优先级处理部件112中的每个数据 分组，并且Plvalue(n)，例如，随着分组的层数n的减小而呈现更大的值， 并且PSvahie(u)是基于作为上述优先级信息的分组属性u确定的重要程 度，并且PSvalue(u)具有根据分组的属性u是指示常规分组(u=0)、预测 性重传分组(u=l)、还是响应于NACK的重传分组(u=2)而确定的 值。后者的属性表示频带使用与对图像质量的贡献程度的较低的比率，并 且例如，后者的属性具有较大值。
尽管缓冲器中分组的数目大于缓冲器阈值eBpacket，但是以缓冲器核 对间隔TBCheck,基于Pvalue，优先级处理传输缓冲器115重复以下处 理(1)在传输缓冲器中搜索具有最小Pvalue的分组，以及(2)从传输 缓冲器删除该分组所属的层的所有分组。
下面将参考图2描述分组接收终端210。该分组接收终端210具有接 收缓冲器211、 FEC解码部件212、解码器214、重传请求控制部件215、 以及探测发射部件216。
接收缓冲器211保持通过无线电接收终端220从第一无线电信道310 接收的数据分组。当接收缓冲器211中保持的分组中存在丢失时，FEC解码部件212执行解码处理。当不存在丢失时，或当存在丢失但必需的分组
被通过解码处理在再生时间内获取时，解码器214通过对必需的分组执行 解码处理获取所接收的数据。当即使FEC解码部件212的解码处理也不能 提供上述解码器214获取所接收的数据必需的预定数据分组时，重传请求 控制部件215经由无线电发射终端230向第二无线电信道320发送请求预 定数据分组的重传的NACK-RTCP分组。探测传输部件216以固定间隔 Tprobe,经由无线电发射终端230向第二无线电信道320发送上述探测分 组。
将对图2中所示的分组发送终端110和分组接收终端210的操作进行 描述。
传输数据(例如，诸如图像数据或音频数据等的流类型数据)被提供 给分组发送终端110中的编码器111。编码器111对传输数据执行分层编 码处理，并生成存储作为有效载荷的编码后的传输数据的数据分组(RTP 分组)。
编码器111生成的数据分组被提供给优先级处理部件112。优先级处 理部件112向编码器111生成的每个数据分组(RTP分组)的报头添加对 应于分层编码的层的优先级(层号越低，优先级越高)。添加了优先级的 数据分组被提供给重传缓冲器114，并被提供给FEC控制部件113。其 中，该添加了优先级的数据分组将被保持在重传缓冲器114中。
FEC控制部件113将多个数据分组结合到一个FEC块中，并通过使用 诸如用于每个FEC块的Reed-Solomon (RS)编码等的纠错编码来执行冗 余编码。从FEC控制部件113输出的每个FEC块的分组(数据分组和冗 余分组)被提供给优先级处理传输缓冲器115。
另外，探测分组以固定间隔被从分组接收终端210中的探测发射部件 216发送至第二无线电信道320。分组发送终端110中的探测分析部件117 基于通过无线电接收终端130从第二无线电信道320接收的探测分组的接 收状态，检测第二无线电信道320是处于良好的通信状态，还是处于突发 丢失状态。
当探测分析部件117检测到突发丢失状态时，预测性重传控制部件118预测从数据发射装置100发送至第一无线电信道3i0的数据分组屮的
在数据接收装置200部分上丢失的数据分组。然后，在预测性重传控制部 件118的控制下，预测出的数据分组被从重传缓冲器114中读取，然后被 发送至优先级处理传输缓冲器115。在这种情况下，从重传缓冲器114发 送至优先级处理传输缓冲器115的数据分组(重传分组)的报头具有被添 加至其的分组属性信息(优先级信息)，该分组属性信息指示从探测分组 的接收状态预测出的将被丢失的数据分组。
另外，当ARQ控制部件116经由无线电接收终端130从第二无线电 信道320接收作为重传请求信号的NACK (否定应答)-RTCP分组时，在 ARQ控制部件116的控制下，由NACK-RTCP分组请求的预定数据分组被 从重传缓冲器114读取，然后被发送至优先级处理传输缓冲器115。从重 传缓冲器114发送至优先级处理传输缓冲器115的数据分组(重传分组) 的报头具有被添加至其的分组属性信息(优先级信息)，该分组属性信息 指示该数据分组被NACK-RTCP分组请求重传。
优先级处理传输缓冲器115在ARQ控制部件116和预测性重传控制 部件118的控制下，暂时存储从FEC控制部件113输出的每个FEC块的 数据分组和冗余分组以及从重传缓冲器114读取的数据分组，并且根据基 于优先级(对应于层的优先级和对应于分组属性的优先级)确定的重要程 度选择将要发射的分组。然后，将要传输的分组被经由无线电发射终端 120从优先级处理传输缓冲器115发送至第一无线电信道310。
分组接收终端210中的接收缓冲器211保持通过无线电接收终端220 从第一无线电信道310接收的数据分组。当接收缓冲器211保持的数据分 组中存在丢失时，FEC解码部件212通过使用冗余分组来执行解码处理。 当不存在丢失时，或当存在丢失但是必需的数据通过解码处理在再生时间 内被获取时，解码器214通过对必需的分组执行解码处理获取所接收的数 据(例如，诸如图像数据或音频数据的流类型数据)。
当即使FEC解码部件212的解码处理也不能提供上述解码器214获取 所接收的数据必需的预定数据分组时，分组接收终端210中的重传请求控 制部件215经由无线电发射终端230向第二无线电信道320发送请求预定数据分组的重传的NACK-RTCP分组。
在上述实施例中，请求分组接收终端210中的解码器214获取所接收 的数据必需的预定数据分组的重传的NACK-RTCP分组(重传请求信号) 被发送至第二无线电信道320，并且探测分组以固定间隔被从分组接收终 端210中的探测发射部件216发送至第二无线电信道320。
所以，根据上述实施例，分组发送终端110可以将被请求重传的数据 分组和预测在接收侧被丢失的数据分组从优先级处理传输缓冲器115发送 至第一无线电信道310，从而接收侧上的分组丢失可以被克服。另外，根 据上述实施例，分组接收终端210中的预测性重传控制部件118可以基于 探测分组的接收状态预测接收侧上丢失的数据分组，并将预测在接收侧被 丢失的数据分组从优先级处理传输缓冲器115发送至第一无线电信道 310，而不需要等待来自接收侧的NACK-RTCP分组(重传请求信号)， 从而接收侧上的实时特性可以被确保。
另外，在上述实施例中，当存储在传输缓冲器中的数据分组的分组计 数超过阈值时，分组发送终端110中的优先级处理传输缓冲器115基于有 关分组的优先级的信息(分组属性信息和分层信息)，从传输缓冲器删除 预定数据分组，例如，最不重要的数据分组和有问题的数据分组所属的层 中的数据分组。所以，根据上述实施例，即使通过有限频带的第一无线电 信道310，重要的数据分组也可以被优先传送至接收侧。
附带地，上述实施例中的分组接收终端210和分组发送终端110的每 个功能部件都可以通过硬件和软件两者来实现。当每个功能部件通过软件 被实现时，计算机基于存储在ROM或硬盘上的程序执行每个功能部件的 处理。
另外，尽管以上所述实施例阐述了 ARQ系统(自动重传系统)和 FEC系统(前向纠错编码系统)的组合，但是本发明可以类似地应用于仅 采用ARQ系统的数据通信系统。
工业应用性
本申请可以在克服无线电环境中的分组丢失的同时确保实时特性。本发明可以应用于用于通过使用无线电信道等将诸如图像数据、音频数据等 的流类型数据的数据分组从传输侧发射至接收侧的数据通信系统。
权利要求
1.一种用于将数据分组从数据发射装置发射到数据接收装置的数据通信系统，其中所述数据发射装置包括编码器，用于对传输数据执行编码处理，并且生成存储编码后的传输数据的所述数据分组，数据分组发射部件，被配置为向第一无线电信道发送所述编码器生成的所述数据分组，重传控制部件，被配置为从第二无线电信道接收重传请求信号，并控制所述数据分组发射部件向所述第一无线电信道重新发送所述重传请求信号所请求的预定数据分组，探测分组接收部件，被配置为从所述第二无线电信道接收探测分组，以及预测性重传控制部件，被配置为基于所述探测分组接收部件中的所述探测分组的接收状态，控制所述数据分组发射部件以向所述第一无线电信道重新发送从所述数据分组发射部件发送到所述第一无线电频道的数据分组中的预测为丢失了的数据分组；以及所述数据接收装置包括数据分组接收部件，被配置为从所述第一无线电信道接收所述数据分组，解码器，用于通过对存储在所述数据分组接收部件所接收的所述数据分组中的所述编码后的数据执行解码处理来获取所接收的数据，重传请求控制部件，被配置为当所述数据分组接收部件所接收的所述数据分组缺少所述解码器获取所述所接收的数据所必需的预定数据分组时，向所述第二无线电信道发送用于请求所述预定数据分组的重传的重传请求信号，以及探测分组发射部件，被配置为以固定间隔向所述第二无线电信道发送所述探测分组。
2. —种数据发射装置，包括编码器，用于对传输数据执行编码处理，并且生成存储编码后的传输数据的数据分组；数据分组发射部件，被配置为向第一无线电信道发送所述编码器生成 的所述数据分组；重传控制部件，被配置为从第二无线电信道接收重传请求信号，并控 制所述数据分组发射部件以向所述第一无线电信道重新发送由所述重传请 求信号所请求的预定数据分组；探测分组接收部件，被配置为从所述第二无线电信道接收探测分组；以及预测性重传控制部件，被配置为基于所述探测分组接收部件中的所述 探测分组的接收状态，控制所述数据分组发射部件以向所述第一无线电信 道重新发送从所述数据分组发射部件发送至所述第一无线电信道的数据分 组中的预测为丢失了的数据分组。
3. 根据权利要求2所述的数据发射装置，其中所述数据分组发射部件具有传输缓冲器，该传输缓冲器用于暂时存储将被发送至所述第一无线电信道的数据分组；存储在所述传输缓冲器中的所述数据分组具有分组优先级信息；并且 当存储在所述传输缓冲器中的数据分组的分组计数超过阈值时，所述数据分组发射部件基于所述分组优先级信息从所述传输缓冲器删除预定数据分组。
4. 根据权利要求3所述的数据发射装置，其中，所述数据分组具有作 为指示所述分组的优先级的信息的分组属性信息，所述分组属性信息指示 所述数据分组是以下数据分组之一将被基于所述重传请求信号而重传的 第一重传分组、将被基于以所述探测分组的接收状态为基础的丢失预测而 重传的第二重传分组、以及除了所述第一重传分组和所述第二重传分组以 外的常规分组。
5. 根据权利要求4所述的数据发射装置，其中 所述编码器对所述传输数据执行分层编码处理，并且所述数据分组具有指示在所述分层编码中所述分组所属的至少一层的 分层信息，所述分层信息和所述分组属性信息一起作为指示所述分组的优 先级的信息。
6. 根据权利要求2所述的数据发射装置，其中，所述预测性重传控制部件预测出在与没有被所述探测分组接收部件接收的所述探测分组的传 输时段相对应的时段期间从所述数据分组发射部件发送至所述第一无线电 信道的数据分组被丢失。
7. —种数据发射方法，包括编码步骤，该步骤对传输数据执行编码处理并生成存储编码后的传输 数据的数据分组；数据分组发射步骤，该步骤将在所述编码步骤中生成的所述数据分组发送至第一无线电信道；重传控制步骤，该步骤从第二无线电信道接收重传请求信号并控制所 述数据分组发射步骤以向所述第一无线电信道重新发送所述重传请求信号 所请求的预定数据分组；探测分组接收步骤，该步骤从所述第二无线电信道接收探测分组；以及预测性重传控制步骤，该步骤基于所述探测分组接收步骤中的所述探 测分组的接收状态，控制所述数据分组发射步骤以向所述第一无线电信道 重新发送在所述数据分组发射步骤中发送至所述第一无线电信道的数据分 组中的预测为丢失了的数据分组。
8. —种数据接收装置，包括-数据分组接收部件，被配置为从第一无线电信道接收数据分组； 解码器，用于通过对存储在所述数据分组接收部件所接收的所述数据分组中的编码后的数据执行解码处理来获取所接收的数据；重传请求控制部件，被配置为当由所述数据分组接收部件所接收的所述数据分组缺少所述解码器获取所述所接收的数据必需的预定数据分组时，向第二无线电信道发送用于请求所述预定数据分组的重传的重传请求信号；以及探测分组发射部件，被配置为以固定间隔向所述第二无线电信道发送 探测分组。
9.一种数据接收方法，包括数据分组接收步骤，该步骤从第一无线电信道接收数据分组；解码步骤，该步骤通过对存储在由所述数据分组接收步骤所接收的所 述数据分组中的编码后的数据执行解码处理来获取所接收的数据；重传请求控制步骤，该步骤当在所述数据分组接收步骤中所接收的所 述数据分组缺少在所述解码步骤中获取所述所接收的数据所必需的预定数 据分组时，向第二无线电信道发送用于请求所述预定数据分组的重传的重 传请求信号；以及探测分组发射步骤，该步骤以固定间隔向所述第二无线电信道发送探 测分组。
全文摘要
分组接收终端(210)中的探测发射部件(216)以固定间隔向第二无线电信道(320)发送探测分组。分组发送终端(110)中的探测分析部件(117)基于探测分组的接收状态检测突发丢失。当突发丢失被检测到时，预测性重传控制部件(118)预测出在从优先级处理传输缓冲器(115)发送至第一无线电信道(310)的数据分组之中、在检测出的突发丢失的时段期间传输的数据分组是在接收侧丢失的数据分组，从重传缓冲器(114)读取该数据分组，然后将该数据分组发送至优先级处理传输缓冲器(115)。在克服了无线电环境中的分组丢失的同时，可以确保实时特性。
文档编号H04L1/18GK101542957SQ200780033090
公开日2009年9月23日 申请日期2007年8月30日 优先权日2006年9月6日
发明者内田祐介, 增山博之, 板仓英三郎, 砂原星, 笠原正治, 高桥丰 申请人:索尼株式会社