构造可靠数据流的制作方法_2

文档序号:9399051阅读:来源:国知局
通信终端是发送奇偶校验消息的设备。这仅用于示例的目的,并且应该理解,以下描述的原理和技术可以通过任何通信设备实现,并且不限于任何特殊设备,也不限于在通信网络中扮演特殊角色的设备。
[0047]当以下两个条件同时发生时,消息将倾向于变得很少丢失:它们没有被成功接收,并且它们还被错误地确认。这在图3中示出,图3示出由终端发送的消息m0…m4。所有这些消息都被明显地确认,但是ml没有被成功接收。该终端还接收到针对该消息的错误的肯定确认。因此,接收设备不能恢复消息ml。该效果(例如,消息变为丢失)形成包删除信道,如图4中所示:消息mi将被删除的概率为e。
[0048]基站可以确认消息流而不是各个消息。确认可以以一定的模糊度标识被成功接收的消息。确认消息流意味着在(一些窗口内的)每一个先前消息被接收到之前,消息不能被确认。直到接收到确认为止仅重复每一个过去的消息是非常无效率的。相反地,需要一种有效地恢复任何丢失的先前消息的方法。理想地,如果终端发送k个消息加上d次重传,则基站在能够恢复完整消息流之前应该仅需要接收k个任选包。
[0049]用于生成可靠消息流的方法以下被描述并且在图5中示出。首先,终端观察到否定确认(步骤501)。然后,生成奇偶校验信息,以使基站能够恢复丢失的消息(步骤502)。奇偶校验信息优选使用系统的、线性的、最大距离可分离的块编码来构造。在典型的无线电系统中,使用诸如系统块编码的纠错编码,以通过预置级别的开销给出预置级别的可靠性。开销可以被应用到每一个消息(或消息块)。在此描述的方法中,不应用不必要的开销,并且最小化发送的数量/长度。
[0050]选择系统编码的原因在于,消息本身形成最终编码的一部分,如图6中所示。块编码优选是最大距离可分离的,使得正好k个包需要被成功接收,以重构k个原始信息包。最终,编码理想上应该为低速率的,使得可以生成大量的独立奇偶校验包。低速率的里德所罗门编码将满足这些要求。
[0051]奇偶校验信息另选地通过其它纠错编码生成。连续编码(诸如卷积编码,其可以是系统的)将是有效的选择。还可以使用多种不同纠错编码的组合。
[0052]如图6中所示,如果使用系统编码,则特定块或窗口内的消息(即,已被发送)形成编码的一部分。多达n-k个奇偶校验消息可以被发送,以恢复可能被删除的k个消息中的任一个(即,被已知为丢失的消息)。每个消息的长度多达P *q,其中,q是符号大小,并且P是每一消息的符号数量。
[0053]—种用于生成奇偶校验信息的方法是对窗口中的消息的全部内容运行单个块编码;另一种方法是对窗口中的消息运行经交织的里德所罗门编码。优选方法是针对消息有效载荷的每个符号运行单独的平行块编码情况。如果符号大小是I个字节,并且最长消息是P个字节,则可以构造P个单独的平行块编码(图6中的垂直轴)。例如,(255,127)里德所罗门编码(其具有8-比特符号)针对127个数据符号创建128奇偶校验符号。这允许对127个消息的窗口构造P个平行里德所罗门编码。每个包包括P个符号(一个符号来自每个平行里德所罗门编码)。通过该RS编码,多达128个唯一奇偶校验消息可以被发送,以恢复丢失的消息。丢失的消息可能导致符号在解码阶段之前在每个编码的数据流中被标记为删除(如下)。
[0054]然后,终端针对给定窗口中的消息发送包含奇偶校验信息的奇偶校验消息(步骤503)。这在图7中示出。消息Hi1丢失,但是使用经编码的奇偶校验包C2,。(从多达并且包括m2的所有消息生成)来恢复。终端可以将新的奇偶校验信息包重复地发送到基站,直到基站确认了窗口中的所有消息为止(步骤504)。每个奇偶校验消息都用在其生成时所使用的最新消息序列号和标识特定奇偶校验消息的索引来标记。该过程如图8中所示^c2Im3和C4,。丢失,但是在C 4>1和C 4,2中的奇偶校验息允许所有消息被重构。
[0055]不可靠确认的问题在于,终端可能过早停止发送奇偶校验消息。在先前窗口中的所有消息被成功接收之前,对奇偶校验包的错误肯定确认可能导致下一个消息被发送。这生成消息的新窗口。例如,在图7中:奇偶校验包C2,。可能被错误地确认,导致在m 2被成功传送之前,发送器移动到m3。
[0056]该问题可以使用在消息的交叠集合之上所构造的块编码来解决,诸如图9中所示。在该示例中,两个系统里德所罗门编码(其可能是相同的)共享输入消息的子集。因此,它们的奇偶校验包可以被一起使用,以有效地恢复所有消息。结果是,即使消息被错误地确认,随后的奇偶校验消息也将包括使基站能够重构该消息的奇偶校验信息。从而,终端发送用于新窗口的奇偶校验消息,以包括用于实际上是先前窗口的一部分的至少一个消息的奇偶校验信息(步骤505)。
[0057]因此,利用大小适度的窗口的消息,甚至可以从高度易错确认,创建可靠的无丢失消息流。
[0058]该方法的另一方面是诸如里德所罗门编码的系统编码的“滚动(rolling) ”变量。基站优选地被配置为使用从消息的不同但是交叠的集合所构造的编码符号来对消息解码。可以从纠错编码的交叠运行来组合这些奇偶校验消息。结果是,奇偶校验消息的“早终止”运行不浪费资源。可以通过利用以下概述的技术对该滚动块编码构造高效的解码器。
[0059]可以使用矩阵求逆,构造能够有效地恢复被删除的消息的解码器。根据该方法,构造发生器矩阵A,其表示在有限域内数据符号到数据和校验和符号(mJPCl)的转换。对于标准的里德所罗门块编码,这采用与编码的范特蒙德矩阵(Vandermonde matrix)F组合的单位矩阵的形式,如图10所示。
[0060]为了对滚动里德所罗门码解码,发生器矩阵A被放大并且被修改(图11)。每当从消息的新块生成奇偶校验包时,范特蒙德矩阵F的另一副本就被插入到矩阵A中,具有零填充。在图11的示例中,每个里德所罗门块中的数据符号的数量为n,不同里德所罗门块的数量为e,并且每里德所罗门块的奇偶校验符号的数量为m。在对应于删除的行被移除之后,A’是n+e乘n+e的方阵。该处理的概述在图12中示出。
[0061]逆矩阵A’ 1不取决于所接收的符号E’,而是仅取决于哪个消息是可用的(因为被删除的符号的位置确定了应该被删除的行)。对已被删除的每个数据符号,需要矩阵A’ 1的单行(a)以恢复数据符号。这是因为k个包需要被接收,以重构k个原始信息包。针对被删除的符号的每种可能组合,可以对这些行进行预先计算。使用预先计算的行,解码器可以非常有效地操作,这是因为剩余的解码操作非常快,这需要有限域内的n+e次乘法和n+e-1次加法。
[0062]解码装置的示例在图13中示出。该装置包括:成功单元1301,其被配置为标识哪个消息已由通信设备成功接收;矩阵发生器1302,其被配置为对用于形成奇偶校验消息的给定块编码,生成合适的解码矩阵;以及解码单元1303,其被配置为将解码矩阵(或更具体地为其逆)应用到所接收的数据符号。
[0063]图13中所示的解码装置可以被实现为诸如基站或终端的通信设备的一部分。
[0064]该方法的应用的一个示例在图14中示出。事件的序列如下:
[0065]第I行:终端偶尔发送新消息。
[0066]第2行:终端按包发送消息。有时发送从多达该点的所有先前消息所构造的奇偶校验包。
[0067]第3行:基站成功地接收一些包。
[0068]第4行:如果所有先前消息均被成功地接收/重构,则基站仅发送ACK。
[0069]第5行:终端看到这些ACK,但是有时看到不正确的ACK (错误肯定)。当终端认为看到NACK时,终端发送奇偶校验包。
[0070]第6行:基站最终能够重构所有过去的消息。
[0071]该方法的应用的另一示例在图14中示出。在该示例中,存在从a)m。到m2、b)mgljm4、C)mjljm5所构造的三个交叠的里德所罗门(RS)块。存在6个消息(m。到m5)、以及6个正确接收的包(m。、c2,。、m4、c4,2、C5,。和c 5,2)。每个RS块都不被单独确定,而是所有RS块到滚动RS编码的组合允许所有消息m。到m 5被恢复。
[0072]所描述的方法允许大部分消息(其被成功传递)被立即解码,但是对于丢失的消息,在随后时间被填充(具有可能根据终端和特定消息的重要性而改变的延迟)。这形成包延迟信道,如图15中所示:具有概率e,消息叫将在传递之前被延迟。
[0073]使用已构造的可靠数据流,在小区中可以实现更高容量。例如,如果概率确认的发送是限制因素,则两个因素改进网络的容量。
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