具有高速度和高可靠性的高效動態傳輸的製作方法

2023-05-03 23:46:31

專利名稱：具有高速度和高可靠性的高效動態傳輸的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及數據傳輸，並且特別地涉及數據傳輸的糾錯。
背景技術：
在數學、計算機科學、電信和信息理論中，錯誤檢測和糾正對於在有噪信道和比較 不可靠的存儲介質上維護數據(例如信息)的完整性具有極大的實際重要性。

發明內容
本發明的實施例提供一種用於傳輸數據的裝置。所述裝置包括控制器和計算機可 讀介質。該計算機可讀介質包括多個指令，所述指令被配置成使處理器能夠確定傳輸信道 上的幹擾級別；選擇對應於該傳輸信道上的幹擾級別的糾錯編碼方法；以及在不中斷數據 傳輸的條件下實現所選擇的糾錯編碼方法。本發明的實施例提供一種數據通信系統。該系統包括發射機，該發射機適於確定 傳輸信道上的幹擾級別。該發射機被配置成基於該幹擾級別來實現糾錯編碼。本發明的實施例提供一種數據通信方法。該方法包括確定傳輸信道上的幹擾級 別。該方法還包括基於該幹擾級別來選擇糾錯編碼方法並且實現所選擇的糾錯編碼方法。根據以下附圖、描述和權利要求書，其他技術特徵對於本領域的普通技術人員而 言是顯而易見的。


為了更加完整地理解本發明和其特徵，現在結合附圖來參考以下描述，在附圖 中圖IA圖示根據本發明的實施例的可用於傳輸數據的裝置；圖IB圖示根據本發明的實施例的通信系統；圖2圖示根據本發明的實施例的傳輸格式；圖3圖示根據本發明的實施例的糾錯編碼選擇表；圖4A圖示根據本發明的實施例的用於選擇糾錯編碼的簡化流程圖；以及圖4B和圖4C圖示根據本發明的實施例的傳輸格式。在進行下面的具體實施方式
之前，給出在本專利申請全文中使用的某些詞語和短 語的定義是有利的。術語「分組」是指任何承載信息的通信信號，而不管用於具體通信信號 的格式是什麼。術語「應用」、「程序」和「例程」是指一個或多個電腦程式、指令集、進程、 函數、對象、類、實例或適於用合適的計算機語言來實現的相關的數據。術語「耦合」和其派 生詞是指在兩個或多個元件之間的任何直接或間接通信，無論那些元件彼此間是否是物理 連接的。術語「發射」、「接收」和「通信」以及其派生詞包括直接和間接通信二者。術語「包 括」和「包含」以及其派生詞意指不做任何限制地包括。術語「或」是包括性的，意指和/或。 短語「與...相關聯」和「與之關聯」以及其派生詞可意指包括，被包括在其中，與...互連、包含、被包含在...內、連接到或與...相連接、耦合到或與...相耦合、可與...進行通信、 與...相協作、交織、並置、鄰近、被綁定到或與...相綁定、具有、具有...屬性，等等。術 語「控制器」意指控制至少一個操作的任何裝置、系統或其一部分。控制器可以用硬體、固 件、軟體或它們中的至少兩種的某種組合來實現。與任何具體控制器相關聯的功能性可以 是集中式的或分布式的，無論是本地地還是遠程地。
具體實施例方式下面討論的圖IA到圖4C，以及在本專利文檔中用於描述本發明的原理的各種實 施例都是僅作為舉例說明而不應當解釋成對本發明的範圍進行任何限制。本領域的普通技 術人員將理解本發明的原理可以實現在任何恰當地布置的無線或有線通信網絡中。圖IA圖示根據本發明的實施例的可以用於傳輸數據的裝置100。應當理解，這種 裝置的圖示僅是舉例性的並且在不偏離本發明的範圍的條件下可以使用其他裝置。裝置100可以是計算機、個人數字助理(PDA)、蜂窩電話、或能夠經由無線和/或 有線通信鏈路來傳輸、處理和/或接收信號的任何其他裝置。裝置100可包括多個部件，諸 如處理單元(「Pu」)105(例如處理器或專用控制器)、存儲器單元110、輸入/輸出(「I/ 0」)裝置115、網絡接口 120和收發器裝置125。網絡接口 120可以是例如一個或多個網絡 接口卡(NIC)，每個網絡接口卡都與一個媒體訪問控制(MAC)地址相關聯。部件105、110、 115、120和125通過一個或多個通信鏈路130(例如總線)來進行互連。應當理解裝置100 可以被不同地配置並且每個列出的部件實際上可以表示若干不同部件。例如，PU 105實際 上可以表示多處理器或分布式處理系統；存儲器單元110可以包括不同級別的高速緩衝存 儲器、主存儲器、硬碟以及遠程存儲位置；而I/O裝置115可包括顯示器、鍵盤，等等。網絡 接口 120使裝置100能夠連接到網絡。收發器裝置125可包括被配置成經由無線通信介質 來傳輸數據的多個發射天線，以及被配置成從無線通信介質中接收數據的接收天線。在某 些實施例中，收發器裝置125包括被配置成經由紅外介質、無線保真(WiFi)介質和聲介質 來通信傳輸數據的發射機和/或接收機。現在參考圖1B，圖示了一種根據本發明的實施例的通信系統。應當理解，該通信系 統的圖示僅僅是示例性的，並且在不偏離本發明的範圍的條件下可以使用其他通信系統。第一裝置IOOa (例如發射機)傳輸數據到第二裝置IOOb (例如接收機)。如果通 信信道150中存在噪聲，則第二裝置IOOb接收到的數據可能被破壞或不可讀。對傳輸的錯 誤比特級別的一種測量是比特錯誤率(BER)。BER是在指定時間間隔期間不正確地接收到 的比特、元素、字符或塊的數目與發送的比特、元素、字符或塊的總數目的比。BER的例子是 (a)傳輸BER，也即接收到的錯誤比特的數目除以傳輸的比特的總數目；以及(b)信息BER， 也即錯誤解碼的(已糾正的)比特的數目除以解碼的(已糾正的)比特的總數目。為了確保數據被正確地接收和解碼，第一裝置IOOa使用糾錯編碼來傳輸數據。在 一個稱為自動重複請求(ARQ)的實施例中，第一裝置IOOa發送數據以及錯誤檢測碼，第二 裝置IOOb使用該錯誤檢測碼以檢查錯誤，並且請求重新傳輸發生錯誤的數據。在許多情況 下，該請求是固有的；接收機發送正確接收到數據的確認(ACK)，並且第一裝置IOOa重新發 送在合理的時間段內未被確認的任何數據。在另一稱為前向糾錯(FEC)的實施例中，第一 裝置IOOa發射機利用糾錯編碼(ECC)來對數據進行編碼並發送經編碼的消息。第二裝置IOOb不回發任何消息給第一裝置100a。第二裝置IOOb將它所接收到的內容解碼成「最可 能」的數據。這些碼字被設計成使得它需要攜帶「不合理」量的噪聲才會欺騙第二裝置IOOb 誤譯該數據。作為替代或補充，第一裝置IOOa使用這二者例如混合ARQ來傳輸數據。數據可以用冗餘校驗來傳輸。冗餘校驗是出於錯誤檢測的目的而被添加到消息的 額外的數據。錯誤檢測碼傳輸比原始數據中的比特更多的比特。大多數碼字是「系統的」， 例如第一裝置IOOa發送固定數目的原始比特，隨後是固定數目的校驗比特(也稱為冗餘比 特)，其是通過某種(些)確定性的過程從數據比特推導出來的。第二裝置IOOb對接收到 的數據比特應用相同的過程並將其輸出與接收到的校驗比特進行比較。如果這些值不匹 配，則在傳輸過程中的某個點處已經發生了錯誤。在使用「非系統的」碼字(諸如raptor碼 字)的系統中，數據比特被轉換成至少是與原數據比特數一樣多的碼字比特，並且第一裝 置IOOa僅僅發送碼字比特。第一裝置IOOa可使用許多不同的糾錯編碼來傳輸數據，諸如，但不限於，重複方 案、奇偶方案(例如偶校驗或奇校驗)、校驗和、循環冗餘校驗(CRC)、基於漢明距離的校驗、 哈希函數、水平或垂直冗餘校驗和極性方案。圖2圖示使用偶校驗編碼方法的傳輸格式200的一個實施例。應當理解，圖示的 偶校驗編碼僅僅是示例性的並且在不偏離本發明的範圍的條件下可以使用其他編碼方法， 並且可以不使用任何編碼方法。數據從DO到D15進行傳輸。每幀數據，也即每八個數據比特205和210，分別緊跟 一個偶校驗比特215和220。在一個實施例中，check_bitO (校驗比特0)215基於方程(1) 而check_bitl (校驗比特1) 220基於方程(2)。方程⑴check—bitO=D7十D6十D5十D4十D3十D2十Dl十DO其中「 」表示異或(「M)R」)函數方程⑵check_bitl=D15十D14十D13十D12十Dll十DlO十D9十D8在這種實施例中，偶校驗比特(例如cneck_bitO 215和check_bitl220中的每一 個)佔據每個數據傳輸幀的帶寬的八分之一。因此，在具有很小幹擾或不具有任何幹擾(例 如噪聲)的信道中，每幀中的九分之一被浪費在糾錯上。在一個實施例中，裝置100被配置成基於傳輸信道中的幹擾來實現許多糾錯編碼 中的一種。在這種實施例中，裝置100監視BER。裝置100中的處理器105被配置成基於所 測得的BER來實現若干糾錯編碼中的一種或者不實現任何糾錯編碼。作為替代或補充，方 法的選擇可以是基於指示電壓或溫度的因素。現在參考圖3，圖示了根據本發明的實施例的糾錯編碼選擇表300。應當理解，糾 錯編碼選擇表300的圖示僅僅是示例性的並且在不偏離本發明的範圍的條件下可以使用 其他糾錯編碼表。如果BER小於或等於10_6 (BER ( 10_6)，則裝置100不使用任何糾錯編碼來傳輸數 據。如果BER大於10_6 (BER > 10_6)但是小於或等於10_5(BER彡10_5)，則裝置100使用偶 校驗編碼來傳輸數據。如果BER大於10_5 (BER > 10_5)，則裝置100使用CRC方法來傳輸數 據。在圖3所圖示的實施例中，不同糾錯編碼方法或者無任何糾錯編碼的實現是在一 次傳輸中執行的，例如在無需通過停止或斷電來中斷傳輸的條件下實現不同的糾錯編碼方
6法。這種實現是動態的。因此，該系統被配置成以一定的速度和可靠性來傳輸數據而同時 保持高的傳輸效率。應當理解，所使用的糾錯編碼方法的圖示僅僅是示例性的。在不偏離 本發明的範圍的條件下可以使用多種糾錯編碼和多個不同BER級別(或其他電壓或溫度)。圖4圖示根據本發明的實施例的用於選擇糾錯編碼的簡化流程圖。應當理解，糾 錯編碼選擇過程400的圖示僅僅是示例性的並且在不偏離本發明的範圍的條件下可以使 用其他糾錯編碼選擇過程400。裝置100在步驟405中開始該傳輸數據的過程。在步驟410中，裝置100確定傳 輸信道150上的幹擾級別。在一個實施例中，傳輸線路上的幹擾級別(例如噪聲)可以通 過傳輸信道150的BER來確定。在某些實施例中，裝置100基於根據傳輸信道150上的電 壓或溫度指示幹擾的因素來進行糾錯編碼選擇。為了簡單起見，在這個例子中將使用BER。 然而，應當理解，在不偏離本發明的條件下可以使用其他因素。在步驟415中，如果BER小於或等於10_6，則在步驟420中裝置不使用任何編碼來 傳輸數據的一個字節。在那之後，過程返回到步驟410，在步驟410中裝置100繼續確定傳 輸信道150上的幹擾級別。如果在步驟415中BER大於10_6且在步驟425中小於或等於10_5，則裝置100在 步驟430中使用偶校驗編碼方法來傳輸數據的該字節。在那之後，過程返回到步驟410，在 步驟410中裝置100繼續確定傳輸信道150上的幹擾級別。如果在步驟425中BER大於10_5，則裝置100在步驟435中使用CRC編碼方法來 傳輸數據的該字節。在那之後，過程返回到步驟410，在步驟410中裝置100繼續確定傳輸 信道150上的幹擾級別。現在參考圖4B和圖4C，圖示了根據本發明的實施例的兩種傳輸格式。在圖4B中， 裝置100使用偶校驗編碼來傳輸數據。數據按以下進行編碼001001000100100110010011001101001100在圖4A中，裝置100確定在傳輸信道中存在很小幹擾或不存在任何幹擾(例如 BERS 10_6)。因此，裝置100在不進行任何編碼的條件下傳輸數據的第一字節(例如，沒 有任何編碼)。在那之後，裝置100確定在傳輸信道上幹擾已經增大(例如10_5 ^ BER > ΙΟ"6)。因此裝置100使用偶校驗編碼來傳輸數據的第二字節。在那之後，裝置100確定幹 擾級別為高(例如BER> 10_5)。因此，裝置100使用CRC編碼來傳輸數據的第三字節。在 那之後，裝置100確定在傳輸信道上的幹擾減小了使得10_5 ^ BER > ΙΟ"60因此，裝置100 使用偶校驗編碼來傳輸第四字節。數據按以下來進行編碼0100100010010011010010111001011101001100儘管本公開已經描述了特定的實施例以及一般地描述了關聯的方法，但是這些實 施例和方法的變化和置換對於本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。因此，對示例實施例的上述描述並不限定或限制本發明。在不偏離本發明的精神和範圍的條件下，如以下 權利要求書所限定的那樣，其他改變、替換和變化也是可能的。
權利要求
1.一種數據通信裝置，所述裝置包括用於確定傳輸信道上的幹擾級別的裝置；用於選擇多種糾錯編碼方法中的、對應於所述傳輸信道上的幹擾級別的一種糾錯編碼 方法的裝置；以及用於在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種的直ο
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述用於確定傳輸信道上的幹擾級別的裝置用於 確定比特錯誤率。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述用於在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述 多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種的裝置用於選擇對應於第一比特錯誤率級別的第 一糾錯編碼方法以及對應於第二比特錯誤率級別的第二糾錯編碼方法中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中所述第一比特錯誤率級別小於或等於10_6，所述第 二比特錯誤率級別大於10_6。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述用於在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述 多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種的裝置用於選擇無編碼方法。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述用於在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述 多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種的裝置用於選擇偶校驗編碼方法。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述用於在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述 多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種的裝置用於選擇循環冗餘校驗編碼方法。
8.一種數據通信系統，所述系統包括發射機，其適於確定傳輸信道上的幹擾級別，其中所述發射機還被配置成基於所述幹 擾級別，動態地實現糾錯編碼。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述發射機適於通過確定比特錯誤率，確定傳輸 信道上的幹擾級別。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述發射機被配置成選擇對應於第一比特錯誤 率級別的第一糾錯編碼以及對應於第二比特錯誤率級別的第二糾錯編碼中的至少一種。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述第一比特錯誤率級別小於或等於10_6，所述 第二比特錯誤率級別大於10_6。
12.根據權利要求8所述的系統，其中所述糾錯編碼包括無編碼。
13.根據權利要求8所述的系統，其中所述糾錯編碼包括偶校驗編碼。
14.根據權利要求8所述的系統，其中所述糾錯編碼包括循環冗餘校驗編碼。
15.一種數據通信方法，所述方法包括確定傳輸信道上的幹擾級別；選擇多種糾錯編碼方法中的、對應於所述傳輸信道上的幹擾級別的一種糾錯編碼方 法；以及在不中斷數據傳輸的條件下，實現所述多種糾錯編碼方法中的所述選擇的一種。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述確定步驟包括確定比特錯誤率。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述選擇多種糾錯編碼方法中的一種的步驟包括選擇對應於第一比特錯誤率級別的第一糾錯編碼方法以及對應於第二比特錯誤率級 別的第二糾錯編碼方法中的至少一種。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述選擇多種糾錯編碼方法中的一種的步驟包括選擇無編碼方法。
19.根據權利要求15所述的方法，其中所述選擇多種糾錯編碼方法中的一種的步驟包括選擇偶校驗編碼方法。
20.根據權利要求15所述的方法，其中所述選擇多種糾錯編碼方法中的一種的步驟包括選擇循環冗餘校驗編碼方法。
全文摘要
本發明涉及具有高速度和高可靠性的高效動態傳輸的糾錯編碼系統和方法。這種系統和方法被配置成在數據傳輸期間動態實現許多糾錯編碼方法中的一種糾錯編碼方法。該糾錯編碼方法是基於數據傳輸期間所測得的比特錯誤率來選擇的。這種糾錯編碼方法的實現是在不中斷數據傳輸的條件下執行的。
文檔編號H04L1/00GK102098130SQ20091025916
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者王宏偉, 高智 申請人:意法半導體研發(深圳)有限公司