用於處理數字通信系統中傳輸錯誤的方法

2023-09-22 13:29:25 1

專利名稱：用於處理數字通信系統中傳輸錯誤的方法
背景技術：
1.發明領域本發明總體涉及到數字通信系統，並且特別涉及到在發現傳輸錯誤時，識別受信道碼保護的數字信息的信息域間特徵差別並且在這些差別的識別中動作的方法。
2.相關技術描述在數字通信系統中，以分組或者符號幀(例如二進位數字比特)的形式，通過通信信道，把例如語音、數據、圖像或視頻的數字信息從一個位置傳遞到另一位置。當通信信道受到例如電子噪聲的幹擾時，經過信道的一個或者多個比特會被改變，使得不能按預期那樣準確地接收到達信道遠端的信息。這種被改變的信息被稱作受到傳輸錯誤的影響，並且傳輸錯誤落入的分組或其中一部分被稱作有缺陷。
根據信道的物理結構，通信信道或多或少地會引入錯誤。在一種極端情況中，由於光纖信道基本上不會受到周圍環境的影響，因此正常操作的光纖信道中引入的傳輸錯誤很少。而在另一極端情況中，由於無線鏈路中的信號衰落、大氣擾動、幹涉障礙、輻射信號強度的限制、其它無線活動所引起的幹擾以及多種相關現象，因此即使無線鏈路經過很好地設計以及正確地操作，其中的傳輸錯誤也會非常多。
為了防止數字通信系統內的傳輸錯誤，需要採用信道碼。這些碼可以以冗餘形式生成奇偶校驗比特，該比特包含在分組內。由於增加了冗餘，接收機能夠以某種確信度檢測到出現的傳輸錯誤，並且通常可以校正這些錯誤。
然而，信道碼檢測以及校正傳輸錯誤的能力都要有一定的代價奇偶校驗比特要求額外的傳輸帶寬，或者要加上更長的傳輸時間，並且因此會使經濟效果差。而且，編碼和解碼所要求的設備也會相對複雜。在具備大量數據通信特徵的小型無線通信終端領域內，信道編碼和解碼設備的負擔最終變得繁重，正比於其費用，並且還正比於其對體積、散熱和電池功率的需求。這樣，儘管在無線系統(不可避免地會易於出現傳輸錯誤)中迫切需要信道碼，但也不能採用無限的信道碼，而是必須要在信道碼能力和對帶寬、經濟效果和終端大小限制之間找到實際的平衡。
使平衡問題更加複雜的情況是由於分組頭中通常承載用於把分組傳遞到正確目的地的關鍵信息，因此落入分組頭中的傳輸錯誤要比落入分組淨荷中的傳輸錯誤更加麻煩。為了響應區分分組頭錯誤和淨荷錯誤的需要，在相關技術中教導採用第一組奇偶檢驗比特去保護分組頭，並且採用第二組奇偶校驗比特去保護淨荷。典型地，可以根據按相對低階的生成多項式計算得到的循環冗餘校驗(CRC)來得到第一奇偶校驗比特，而且第二奇偶校驗比特可以來源於按相對較高階的生成多項式計算得到的CRC。例如，四比特的CRC域可以被包含作為頭標的最後一個域，而且十六比特的CRC域可以被包含作為淨荷的最後一個域。
然而從本質上講，上述錯誤控制方法並不是有效的。一方面，用於保護頭標的冗餘比特需要消耗寶貴的傳輸時間或者帶寬，因此冗餘比特的數量是要受到限制的。另一方面，有限冗餘比特數量保護頭標中所承載關鍵信息的能力也是有限的。而且，接收機需要兩個單獨的CRC解碼器，一個用於頭標校驗，另一個用於淨荷校驗。需要兩個單獨解碼器會為系統帶來不希望的複雜性。最後，由於兩個單獨CRC解碼器內的每個解碼器都是根據其保護下的比特單獨地並且盲目地進行動作，因此上述錯誤控制方法不能適應於有缺陷信息內的特徵的變化。因此相關技術中給出的方法是不靈活的。例如，該方法要求多種不同的分組結構，以容納多種多媒體應用，其中分組內關鍵信息的定位並非一定要遵循簡單的頭標-淨荷二分法，而是可以根據不同應用以及不同分組進行變化。
或者，相關技術中教導採用覆信道碼，試圖對單一分組範圍內的比特提供非平等地保護。不幸的是，這些碼都有很多缺點，限制了它們的實際應用。在某些實例中，這種碼對其保護下的比特所能提供的最大和最小保護程度是幾乎沒有區別的。在其它實例中，當這種碼被擴展應用到需要顯著區分其最大和最小保護能力的情況時，它們的性能就會大大降低。而且如果這種碼被要求去適應多媒體系統不斷變化的要求，其中分組內關鍵信息的定位從第一應用變化到第二應用，以及在第一應用中從第一分組變化到第二分組，則所得到的編碼器和解碼器都將是非常複雜的，並且因此當其被用於可攜式設備(例如小型無線通信終端)時，終端的成本會較昂貴，難以令人滿意，而且還易於消耗過多的電池功率。
由於相關技術中存在這些以及其它限制，因此存在對一種方法的需要，用於判斷數字信息中哪個子集因為傳輸錯誤而有缺陷，並且在這些子集性質差別的識別中動作，這裡該方法是a)適當靈活的以滿足多媒體業務的要求；b)當需要時，具備較強的防止傳輸錯誤的能力；以及c)有效地利用電池功率、傳輸帶寬以及處理資源，使其可以實際應用於無線通信當中。
發明概述因此，本發明的一個目的在於提供一種對流過數字通信系統的信息中的傳輸錯誤進行響應的方法，其中該方法可以判斷信息內的哪個子集有缺陷，並且在這些子集特徵間差別的識別中動作。
因此本發明的另一個目的在於提供一種處理數字信息的方法，其中該方法對數字通信系統內出現的傳輸錯誤進行響應，並且該方法是適當靈活的以滿足多媒體業務的需求，在這種多媒體業務中，分組內關鍵信息的定位從第一應用變化到第二應用，以及從第一分組變化到第二分組。
本發明的另一個目的在於提供一種對數字通信系統內的傳輸錯誤進行響應的改進方法，其中該改進方法可以有效地利用電池功率、傳輸帶寬以及處理資源，使得該改進方法可以實際應用於無線通信當中。
在本發明的優選實施例中，通過根據信道碼計算分組的伴隨式，並且檢驗計算得到的伴隨式，對輸入分組進行解碼。當伴隨式為全零時，按常規方式，把分組向上傳遞給通信協議棧。當伴隨式不是全零時，通過找到與伴隨式相關的陪集首項，繼續執行解碼操作。陪集首項被用於去判斷分組內的哪個域最可能有缺陷。在這種判決的基礎上，然後根據隨後方法，拒絕、校正或者不經校正就接受該分組。當具備關鍵重要性的域有缺陷時，拒絕分組。當分組的關鍵域保持完整，但其一個或多個具備可校正重要性的域有缺陷時，校正分組內可校正域中的傳輸錯誤，並且把分組向上傳遞給協議棧。否則，由於分組的關鍵域和可校正域保持完整，而其中至少一個具備可容忍重要性的域有缺陷，則可以不對該分組進行校正而把它向上傳遞給協議棧。
在本發明的優選實施例中，當信息非靈活地不能容忍錯誤時，該信息具備關鍵重要性(或者是「關鍵的」)。當信息可以容忍足夠多的錯誤而經得住在糾錯解碼器的校正嘗試後仍存在的偶發錯誤時，該信息具備可校正的重要性(或者是「可校正的」)。如果儘管信息內包含大量的傳輸錯誤，該信息還可容易地被使用，則該信息具備可容忍的重要性(或者是「可容忍的」)。典型地，分組的一個或多個頭標域是關鍵的。典型地，分組的淨荷域可以a)當承載非靈活地不能容忍任何錯誤風險的數據(例如金融數據或者關鍵系統管理指令)時，其是關鍵的，b)當承載例如用於在屏幕上靜止顯示的圖像或數據信息時，其是可校正的，以及c)當承載例如用於實時播放的話音或視頻信息時，其是可容忍的。典型地，分組的奇偶校驗域是可校正的。
根據優選實施例，本方法被提供對數字信息內的傳輸錯誤進行響應，該數字信息受信道碼的保護，並且被分割為例如頭標域、淨荷域以及奇偶校驗域的多個域，其中該方法包括步驟根據信道碼對數字信息進行解碼；響應解碼步驟，識別多個域內的有缺陷域；判斷有缺陷域的特徵；並且根據該特徵，處理數字信息。
本發明的優選實施例針對那些用於處理混合媒體或多媒體系統內信息的當前方法的缺點，其中某些應用可以比其它應用更加能夠容忍傳輸錯誤，而且甚至在一個給定分組內，某些傳輸錯誤會比其它錯誤更加麻煩。這樣，當通信系統承載混合業務時(從例如信用卡號的關鍵財務信息，到用於屏幕顯示的普通字符文本或圖像，到經過數字編碼的語音或視頻信號)，就會出現由傳輸錯誤導致的有缺陷信息的相對重要性問題。這些應用當中的每種應用都要求採用不同的方法去處理傳輸錯誤。
當關鍵信息被認為有缺陷時，不應該對此進行校正；而是為了有利於新信息的重傳，使得崩潰的危險性可以降到最小，應該拒絕該信息。在不同的情況下，例如當用於普通屏幕顯示的文本被認為有缺陷時，可以通過信道碼對傳輸錯誤進行校正，而不會帶來非必要的風險，儘管在極少情況下，校正本身也會不正確。在另外的不同環境中，例如當承載數字編碼的語音或視頻的分組有缺陷時，根據分組的哪個域受到了影響，可以對其進行適當地處理。當傳輸錯誤落在分組淨荷中時，由於淨荷中出現的傳輸錯誤除了會對傳輸可信性帶來一定損害之外幾乎沒有其它的後果，因此有時可以不對淨荷進行校正就可以使用。另一方面，當傳輸錯誤落入分組頭內時，由於頭標內通常承載把分組傳遞到正確目的地的關鍵信息，因此最好要丟棄該有缺陷分組。或者根據有缺陷頭標內特定域的性質，可接受地校正錯誤。
本發明的一個優點在於具備根據信息子集特徵去處理信息的能力，其中該子集因傳輸錯誤而有缺陷。
本發明的另一個優點在於當信息因傳輸錯誤而有缺陷時，具備有效並且經濟地處理多媒體系統信息的適應性。
本發明的另一個優點在於可以有效地利用電池功率、傳輸帶寬以及處理資源，使得本發明可以實際應用於經常受到傳輸錯誤影響的無線通信當中。
附圖簡述參考隨後更加詳細的描述以及權利要求和附圖，可以更好地理解本發明的優點和特徵，附圖中相同的元素採用相同的符號來標識，其中

圖1以通用形式給出現有技術中數字通信系統的框圖；圖2是說明優選方法的邏輯操作的流程圖，該方法判斷輸入信息的哪個域因傳輸錯誤而有缺陷，並且採用與至少一個有缺陷域的特徵相關的措施來處理信息；圖3是給出根據現有技術、適於通過圖1中所示數字通信系統傳輸的分組的結構；圖4是按照本發明的優選方法，在接收輸入信息後，圖1中第二處理器的操作流程圖；圖5是圖4的改進，適於採用線性信道碼，並且顯示在接收到輸入信息後圖1中第二處理器的操作；圖6是按照本發明的優選方法，在接收到為其找到分割的陪集首項的輸入信息後圖1中第二處理器的操作流程圖；以及圖7是圖6中所給出優選方法的改進，其中該改進中包括找到部分伴隨式。
發明詳述為幫助描述本發明，圖1給出了根據現有技術的、示範數字通信系統。信息源110生成被發送到信息宿120的信息。信息源110把信息傳遞給第一處理器130a或者其它邏輯或電路，後者根據組成第一通信協議棧140a的軟體對信息進行調整，藉助發射機或者調製器160，通過通信信道150傳輸。在通信信道150的另一端，接收機或者解調器170接受輸入信息，並且將其傳遞給第二處理器130b或其它邏輯或電路，後者根據組成第二通信協議棧140b的軟體對信息進行調整，提供給通信息宿120。
圖2是當輸入數字信息因傳輸錯誤而有缺陷時，第二處理器130b的邏輯操作的優選方法的流程圖。在模塊210接收輸入信息。在模塊220校驗接收到的信息中是否出現傳輸錯誤。當信息中沒有發現傳輸錯誤時，在模塊240，按照傳統方式把信息向上傳遞給第二協議棧140b。當發現傳輸錯誤時，則在模塊250，根據隨後描述的方法對有缺陷的信息域進行標識，並且在模塊260，根據有缺陷域的相關特徵，對信息進行處理。根據本發明，處理信息的操作中包括但不局限於調用各種適於有缺陷信息子集和傳輸信道性質的錯誤控制和錯誤恢復方法；把有缺陷信息按路由傳遞給可替代的目的地；根據缺陷的特性和出現，對用戶進行收費或計帳等等。
圖3描述了根據現有技術、通過通信信道150的信息的示範組織結構。出於說明的目的，信息顯示為比特的分組310，適於協議棧140a、140b(見圖1)的第二層到第二層的操作。在實際系統中，為響應信息源110和信息宿120的需求(即響應採用數字通信系統的應用的需求)，並且還響應協議棧140a、140b的更高層的需求，分組310中還可以具備附加頭標和尾標信息。為了清楚，圖3中省略了這些附加頭標和尾標信息。
圖3中給出的分組310內包括三個域頭標域320、淨荷域350以及奇偶校驗域380。頭標320內包含標識信息源110的來自地址域325、標識信息宿120的去往地址域330、以及傳遞應用特性或信息源110和信息宿120參與的會話的標識的消息標識符域335。因此，消息標識符域335可以用於去識別淨荷域350所承載信息的性質和標識，以及識別信息會話和擁有分組310的用戶。根據能夠糾錯或檢錯的信道碼來計算奇偶校驗域380內的比特。例如，可以根據下述的二進位漢明碼來計算奇偶校驗域380內的比特，這種碼在1970年Prentice-Hall出版的、Shu Lin的《An Introduction to Error Correcting Code(糾錯碼導論)》一書的第5.2節中，以及1968年McGraw-Hill出版的、Elwyn Berlekamp的《Algebraiccoding Theory(代數編碼理論)》一書的第5章中有進一步的描述，在此引入這兩本書作為參考。
在本發明的優選實施例中，分組310中的每個域都與一個或者多個特徵相關。這些關聯的列表、目錄或者資料庫以及輔助信息都被保存在或者可用於第二處理器130b或者其代替元件中。這些特徵中可以包括但不局限於域中所承載信息的重要性；域在信息中的位置；使用該域的應用的特性或會話標識；當域被發送或接收時的時刻或者日期；域被發送或接收的地理位置；對域中所承載信息進行發送或接收一方的標識；業務、服務質量和服務等級考慮等等。
出於解釋清楚的目的，而不是出於限制的目的，在此所進行的討論主要考慮域中所承載信息的重要性特徵。關於此特徵，信息的重要性被認為是關鍵的、可校正的或可容忍的。當信息非靈活地不能容忍錯誤時，該信息是關鍵的。當信息能夠容忍足夠多的錯誤而經得住在糾錯解碼器的校正嘗試後的偶發錯誤時，該信息是可校正的。如果儘管信息內包含大量的傳輸錯誤，但該信息還可以被傳遞給信息宿120且很容易使用時，則該信息是可容忍的。或者當儘管假設校正的傳輸錯誤的數量被認為超過糾錯信道碼的糾錯能力，對傳輸錯誤所進行的糾正嘗試結果仍然被傳遞給信息宿時，信息也被認為是可容忍的。典型地，分組310內的一個或多個頭標域325、330和335都是關鍵的。當所承載數據是非靈活地不能容忍任何錯誤風險時(例如金融數據或者關鍵系統管理指令)，淨荷域350也被認為是關鍵的，當所承載的圖像或數據信息用於在屏幕上靜止顯示時，認為淨荷域350是可校正的，以及當其所承載語音或視頻信息用於實時播放時，淨荷域350是可容忍的。奇偶校驗域380是典型可校正的。
本發明可以根據傳輸錯誤所落入的域的相關特徵，來區分傳輸錯誤。在下述的優選實施例中，採用下述方法，對被認為落入輸入信息的關鍵域、可校正域和可容忍域的錯誤進行區分，並且在這些區分的識別中處理該信息。
更加特別的是，圖4中描述了在接收到輸入信息後(例如在接收到輸入分組310後)第二處理器130b的操作。在模塊410中接收輸入信息。在模塊420內判斷信息中的哪個域或哪個部分有缺陷(如果有的話)，並且在模塊430中檢驗這種判決結果。當信息被判斷沒有缺陷時，即指示沒有出現傳輸錯誤，則在模塊440中，按照常規方式把信息向上傳遞給第二協議棧140b。
否則(即當信息有缺陷時)，通過比較有缺陷域和從保存在或可用於第二處理器130b或其代替元件中內具備關鍵重要性的域相關的列表、目錄或資料庫中搜索到的信息，在模塊460內判斷是否任何關鍵域有缺陷。當至少一個關鍵域有缺陷時，在模塊470中拒絕該信息。典型地(但不是必定地)，在提供自動重複請求(ARQ)機制(沒有畫出)條件下，信息源110可以重新發送被拒絕的信息。當關鍵域內沒有找到缺陷時，則在模塊475再次參考列表，判斷可校正域內是否有缺陷。當發現可校正域有缺陷時，在模塊480內校正這些域中的傳輸錯誤，並且在模塊440中把這些信息向上傳遞給第二協議棧140b。否則(即存在缺陷，但是沒有處於關鍵域或可校正域內)，有缺陷域必定是可容忍的，並且在模塊440把信息向上傳遞(未校正)給第二協議棧140b。或者，當存在缺陷但缺陷沒有落入關鍵域或者可校正域內時，可以試圖去校正可容忍域內的傳輸錯誤，並且把結果向上傳遞給第二協議棧140b。
圖5是圖4的改進，適用於本發明優選實施例，其中包括二進位線性信道碼。類似於圖4，圖5表示在接收到輸入分組310後第二處理器130b的操作。在模塊510接收輸入分組310。在模塊520中通過計算伴隨式，對輸入分組進行解碼。在模塊530中對伴隨式進行檢驗。當伴隨式為全零時，表示沒有傳輸錯誤，則在模塊540中，按照常規方式把分組310向上傳遞給第二協議棧140b。否則(即當伴隨式不是全零時)，在模塊550通過找到與伴隨式相關的陪集首項，繼續對輸入分組進行解碼。
在模塊560檢驗陪集首項，判斷在與分組310的關鍵域相對應的比特位置上是否有非零項。該步驟的目的在於測量其中任何關鍵域是否有缺陷。當非零伴隨式項對應於分組310的一個或多個關鍵域時，在模塊570拒絕分組310。否則(即當非零伴隨式項不與其中任何關鍵域相對應)，在模塊575檢驗陪集首項，判斷在與分組310的可校正域相對應的比特位置上，陪集首項是否有非零項。當校驗結果為真時，也就是意味著可校正域內有缺陷，在模塊580內對可校正域內的傳輸錯誤進行校正，並且在模塊540把分組310向上傳遞給第二協議棧140b。否則(即存在缺陷但是它們沒有處於關鍵域或可校正域內)，有缺陷域必定是可容忍的，並且在模塊540把分組310向上傳遞給(未校正)第二協議棧。或者當有缺陷域是可容忍的時，可以試圖去校正可容忍域內的傳輸錯誤，並且把結果向上傳遞給第二協議棧140b。
為了進一步理解上述以及在圖4和圖5中給出的操作，考慮大小為q的有限代數域內的(n，k)線性信道碼，其中k是輸入字的長度，而且n＞k是碼字的長度。(注意此處出現的複合術語「有限代數域」，以及整個文檔中出現的簡單術語「域」，在長期形成的傳統使用以及本文檔中，具備不同的意義)。代碼由k行n列的生成矩陣G來表示。在整個文檔中，i元組指長度為I的行向量，其中元素來自有限代數域。輸入字x的格式可以為k元組，並且按照下述公式，在有限代數域內利用適當的加法和乘法運算，映射為n元組的碼字yy＝xG與G相關的是m＝n-k行和n列的奇偶校驗矩陣H。矩陣H是滿秩的，並且滿足等式GHT＝
(1)其中上標(T)表示轉置運算，並且
是k行m列的零矩陣。對於任意的n元組z，其伴隨式s是由下式給出的m元組，即s＝zHT根據公式(1)，若且唯若z是由G所生成的碼字時，s是全零的。換句話說，伴隨式可以提供一種方式去識別碼字，並且因此還可以檢測傳輸錯誤。
對於通用線性編碼來說，最有效的解碼器使用伴隨式。解碼過程如下進行首先根據伴隨式，把所有qn個n元組分級。可以證明存在qm個級，也被稱作陪集，其中每級包括qk個n元組。對於每個陪集來說，選擇漢明權重(非零元素的個數)最小的n元組e作為陪集首項。當然，這組碼字就是對應於全零伴隨式的陪集。而且對於線性編碼來說，全零的n元組是一個碼字，並且它是與該組碼字相一致的陪集的陪集首項。
伴隨式解碼器存儲一組qm個伴隨式s及其相應的陪集首項e的列表。當碼字y通過噪聲傳輸信道進行傳輸且被接收作為n元組z時，首先伴隨式解碼器計算伴隨式s＝zHT然後利用相應的陪集首項e作為最可能被傳輸信道幹擾的錯誤模式，並且從z中減去該模式y』＝z-e結果得到的y』(也是碼字)是解碼器能夠生成的有關真正碼字y的最佳猜測。根據y』，解碼器可以生成相應的輸入字x』，作為有關真正輸入字x的最佳猜測。注意當解碼器使用漢明權重i的陪集首項時，可以有效地校正i個錯誤。
在識別信道碼的校正限制的情況下，本發明的優選實施例對解碼器允許進行糾錯的程度進行限制，超出該限制的校正嘗試本身就可能引入錯誤。在該優選實施例中，根據遞增的陪集首項的漢明權重，對陪集首項及其對應伴隨式進行排序。也就是，全零的陪集首項處於第一位，隨後是權重為1、2等的陪集首項。在產生的排序的基礎上，解碼器被配置去校正直到特定權重的錯誤，並且檢測但不校正較小權重的錯誤。
為了進一步理解細節，考慮如下情形輸入數字信息或輸入字x由具備不同重要性或具備其它特徵差別的信息部分組成。不失一般性，為了描述的方便，假設x由x1和x2毗連組成x＝[x1x2]其中x1包含需要以高度可靠性接收的信息(例如分組頭或者頭標內特定域的關鍵信息)，而x2包含能夠經得住若干錯誤而不會帶來嚴重後果的信息(例如承載數位化圖像元素的淨荷的可校正信息)。
為了簡單，我們考慮系統形式的生成矩陣，即左邊的k列與單位矩陣相符合。這就意味著碼字y的前面k個符號與輸入字x相符合。如下式來表示碼字yy＝[x1x2p]其中p包含奇偶校驗符號。令n1表示x1的長度，而且n2＝n-n1。
由於x1和x2具備不同特徵並因而當它們有缺陷時需要進行不同地處理，所以解碼器應該不同地對待x1和x2。考慮陪集首項e及其相應伴隨式s。每個陪集首項e被分割為包含e的最左邊n1個元素的e1，和包含剩餘的n2個元素的e2。這樣的結果被稱作分割的陪集首項。我們選擇兩個門限值T1和T2，有時將其中一個或者兩個設置為零。在此，T1表示解碼器對接收到的n元組z的最左邊n1個元素所允許校正的最大錯誤數量，其中在該實例中這些元素是頭標，而T2表示解碼器對剩餘的n2個元素所允許校正的最大錯誤數量，在這種情況中，這些元素表示淨荷。通過分別比較e1、e2的權重和T1、T2，允許對陪集首項e進行分級。
圖6給出根據上述思想的、本發明優選實施例的邏輯操作流程圖。在模塊610接收輸入分組310。在模塊620計算輸入分組310的伴隨式。在模塊630檢驗伴隨式，查看它是否為全零。當伴隨式為全零時，在模塊640，按常規方式把分組向上傳遞給第二協議棧140b。否則(即伴隨式不為全零)，在模塊650找到分割的陪集首項。在模塊660檢驗該分割陪集首項的最左邊部分(e1)。當e1不為全零時，在模塊670比較e1的漢明權重和第一門限值T1。當e1的漢明權重超過門限T1時，在模塊675拒絕分組。否則，在模塊680對e1作出響應，校正輸入字最左邊部分內(在該實例中是分組頭)的傳輸錯誤。在模塊680中對這些錯誤校正後，以及當在模塊660中發現e1是全零時，則在模塊685比較e2的漢明權重和第二門限T2。當e2的漢明權重超過門限T2時，在模塊675中拒絕分組。否則，在模塊690中響應e2，校正輸入字最右邊部分內(在該實例中是分組淨荷)的傳輸錯誤，並且在模塊640中把分組向上傳遞給第二協議棧140b。
為了進一步理解這些思想，考慮n＝7、k＝4的簡單二進位漢明碼。系統的生成矩陣G由下式給出G=1000110010010100100110001111]]>並且其對應奇偶校驗矩陣H為H=110110010110100111001]]>伴隨式s和相應陪集首項為 表中指出示範漢明碼能夠校正權重為0或1的所有錯誤模式，而不能校正其它的錯誤模式。現在假設n1＝2、T1＝0以及T2＝1。表中指出s＝(101)和s＝(110)對應於e中最左邊兩個符號(也就是e1)內的任一中的錯誤。給定接收到的n元組z，首先計算s。如果s＝(101)或者s＝(110)，則已經超過對e1的校正限制，並且分組或者接收到的n元組被拒絕。否則，解碼器對於e2進行糾錯。
圖6中方法的變型描述如下如圖6的模塊670和675，如果超過接收到的n元組內一部分的校正限制，可能導致停止解碼過程，則計算剛剛足夠的伴隨式來做出判決是更加有效的。特別是，我們首先把對應於G的奇偶校驗矩陣H分為兩部分，H1包含H的最左邊的n1列元素，並且H2包含剩餘的n2列。給定接收到的n元組z，計算第一分組伴隨式和第二分組伴隨式是方便並且有效的，即s1＝z1H1Ts2＝z2H2T其中z1包含接收n元組z中最左邊的n1個元素，並且z2中包含剩餘的n2個元素。該過程的線性可以保證s＝s1+s2由於z1中的元素個數要少於z，因此計算s1的複雜度要低於計算s的複雜度。因此，可以按照如下方式來修改解碼過程，以提高其計算效率首先計算s1，如果超過了校正限制，則停止。如果沒有，則計算s2，並且完成解碼過程。
更加特別的是，圖7給出根據這些思想的、本發明優選實施例的流程圖。在模塊710接收輸入分組。在模塊715計算接收分組的第一部分伴隨式s1，並且在模塊720找到分割的陪集首項的最左邊部分e1。在模塊725校驗部分e1，查看它是否為全零。當伴隨式不為全零時，在模塊730比較e1的漢明權重和第一門限T1。當e1的漢明權重超過門限T1時，在模塊735拒絕分組310。
否則(即漢明權重沒有超過門限)，在模塊740校正輸入字最左邊部分(在該實例中為分組頭)內的傳輸錯誤。在模塊740中這些錯誤校正後，以及當在模塊725內發現e1為全零時，在模塊745計算第二部分伴隨式s2。在模塊750找到分割的陪集首項的最右邊部分e2，並在模塊755中檢驗最右邊部分e2。當e2為全零時，在模塊760把分組310向上傳遞給第二協議棧140b。否則(即e2不是全零)，在模塊765比較e2的漢明權重和第二門限T2。
當e2的漢明權重超過門限T2時，在模塊735拒絕分組。否則，在模塊770校正輸入字最右邊部分(在該實例中為分組淨荷)內的傳輸錯誤，並且在模塊760把分組310向上傳遞給第二協議棧140b。
已通過特定術語實例來描述本發明，使得本發明容易理解。然而本發明並不局限於這些示範術語和元素，而且還可以應用於多種數字通信系統中。例如儘管為了描述的清楚性，在此討論了漢明碼，但本發明並不局限於使用漢明碼；而是，本發明還包括使用其它冗餘和奇偶校驗方法，其中包括在前面提到的參考文獻(lin和Berlekamp)以及更多新近發表的文獻中所描述的多種線性糾錯和檢錯碼，所有這些都包含在術語「信道碼」的範疇之內。而且一旦被教導給本發明，本領域的技術人員就會理解到，相對圖1的通信系統的描述是通用的，而且本發明還可適用於其它類型的通信系統，包括被組織成容納幀、連續比特流以及其它信息和分組的通信系統；還可以應用於具備其它域和數據組織的其它類型的分組結構；還可用於其它類型的通信信道，包括可以跨越廣闊區域、城市區域、本地區域、電子組件和部件、微晶片和存儲器的有線和無線信道，可以為其採用適當的發射機或調製器160以及接收機或解調器170，其中包括基帶設備以及其它類型的這種設備；還可以應用於各種應用以及淨荷信息。而且當然，本發明還可以在不脫離本發明的精神和基本特徵的情況下，不採用在此所提出的方式，而以其它特定方式來執行。因此從所有方面來看，本發明的實施例都應被看做是說明之用，而不是出於限制的目的。處於所附權利要求的意義以及等效範圍之內的所有變化都被包含在這些權利要求之內。
權利要求
1.一種對數字信息中傳輸錯誤進行響應的方法，該信息受到信道碼的保護，並且被分為例如頭標域、淨荷域和奇偶校驗域的多個域，其中該方法包含步驟a)根據信道碼對數字信息進行解碼；b)響應該解碼，識別多個域中的有缺陷域；c)判斷該有缺陷域的特徵；以及d)根據所述特徵，處理數字信息。
2.權利要求1的方法，還包括在步驟a)之前執行的如下步驟e)接收數字信息。
3.權利要求1的方法，其中步驟a)還包括如下步驟f)找到數字信息的伴隨式。
4.權利要求3的方法，其中該伴隨式是部分伴隨式。
5.權利要求3的方法，還包括步驟f)之後執行的如下步驟g)找到對應於該伴隨式的陪集首項。
6.權利要求5的方法，還包含步驟g)之後執行的如下步驟h)比較該陪集首項內非零比特的位置和數字信息的域。
7.權利要求3的方法，還包含步驟f)之後執行的如下步驟i)找到分割的陪集首項的一部分。
8.權利要求7的方法，還包括步驟i)之後執行的如下步驟j)比較分割的陪集首項的一部分內非零比特的位置和數字信息的域。
9.權利要求1的方法，其中所述特徵是該有缺陷域的重要性。
10.權利要求9的方法，其中步驟d)中還包括如下步驟k)當該有缺陷域的重要性是關鍵的時，拒絕該數字信息。
11.權利要求9的方法，其中步驟d)中還包括如下步驟l)當該有缺陷域的重要性是可校正的時，校正該有缺陷域內的傳輸錯誤。
12.權利要求9的方法，其中步驟d)中還包括如下步驟m)當該有缺陷域的重要性是可容忍的時，不對該有缺陷域內的傳輸錯誤進行校正而接受該數字信息，。
13.權利要求9的方法，其中步驟d)中還包括如下步驟n)當該有缺陷域的重要性是可容忍的時，校正該有缺陷域內的多個傳輸錯誤。
14.權利要求13的方法，其中該數量超過了信道碼的校正限制。
15.權利要求1的方法，其中所述特徵是數字信息內的該有缺陷域的位置。
16.權利要求1的方法，其中所述特徵是該有缺陷域的應用的標識。
17.權利要求1的方法，其中所述特徵是擁有該有缺陷域的會話的標識。
18.一種對數字信息中傳輸錯誤進行響應的方法，該信息受到信道碼的保護，並且被分為例如頭標域、淨荷域和奇偶校驗域的多個域，其中該方法包含步驟a)接收數字信息；b)根據信道碼，計算數字信息的伴隨式；c)找到與該伴隨式相關的陪集首項；d)通過比較該陪集首項和數字信息來找到數字信息的多個域的有缺陷域；e)判斷該有缺陷域的特徵；以及f)根據所述特徵，處理數字信息。
19.權利要求18的方法，其中該伴隨式是部分伴隨式。
20.權利要求18的方法，其中所述特徵是該有缺陷域的重要性。
21.權利要求20的方法，其中步驟f)中還包括如下步驟g)當該有缺陷域的重要性是關鍵的時，拒絕該數字信息。
22.權利要求20的方法，其中步驟f)還包括如下步驟h)當該有缺陷域的重要性是可校正的時，校正該有缺陷域內的傳輸錯誤。
23.權利要求20的方法，其中步驟f)還包括如下步驟i)當該有缺陷域的重要性是可容忍的時，不對該有缺陷域內的傳輸錯誤進行校正而接受該數字信息。
24.權利要求20的方法，其中步驟f)還包括如下步驟j)當該有缺陷域的重要性是可容忍的時，校正該有缺陷域內的多個傳輸錯誤。
25.權利要求24的方法，其中該傳輸錯誤的數量超過信道碼的校正限制。
26.權利要求20的方法，其中所述特徵是數字信息內的該有缺陷域的位置。
27.權利要求20的方法，其中所述特徵是該有缺陷域的應用的標識。
28.權利要求20的方法，其中所述特徵是擁有該有缺陷域的會話的標識。
全文摘要
在數字通信系統內,提供用於當檢測到傳輸錯誤時識別信息域特徵的差別和對於其動作的方法。可以接收受到信道碼保護的、有多於一個域的信息,並且根據該信道碼進行解碼。基於解碼結果,識別傳輸錯誤所落入的信息域。這些域被稱作有缺陷域。判斷有缺陷域的特徵。然後根據特徵,對信息進行處理。在本發明的一個實施例中,計算輸入分組的伴隨式。當伴隨式為全零時,按照常規方式把分組向上傳遞給通信協議棧。當伴隨式不為全零時,找到與伴隨式相關的陪集首項,並且用其去判斷分組內的哪個域最可能有缺陷。基於這種判決,根據隨後的方法,拒絕、校正或者不用校正就接受分組,即:當分組頭的關鍵域有缺陷時,拒絕分組。否則,根據傳輸錯誤所落入域的重要性,經過校正或者未經校正傳輸錯誤,而把分組向上傳遞給協議棧。
文檔編號H04L1/00GK1360770SQ00810271
公開日2002年7月24日 申請日期2000年5月2日 優先權日1999年5月11日
發明者D·R·歐文, A·S·哈伊拉拉 申請人:艾利森公司