專利名稱：一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法。
當(dāng)需要傳輸一個(gè)大文件時(shí)，一般情況下不可能將這個(gè)大文件作為一個(gè)數(shù)據(jù)包向外傳輸，通常做法是將這個(gè)大文件拆成幾個(gè)小的數(shù)據(jù)塊、對(duì)該數(shù)據(jù)塊編碼、通過(guò)某單向廣播傳輸信道對(duì)外傳輸。在接收過(guò)程中，若一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生誤碼，則需要對(duì)該數(shù)據(jù)塊糾錯(cuò)、拼接、還原到原始文件。若某時(shí)刻突發(fā)一個(gè)強(qiáng)烈的干擾，導(dǎo)致其中一個(gè)數(shù)據(jù)塊被破壞的內(nèi)容較多而無(wú)法糾正，那么這個(gè)文件就無(wú)法正確還原，只好等待下一輪的該文件的數(shù)據(jù)塊糾錯(cuò)、拼接、還原全過(guò)程。在信號(hào)差的情況下，可能需要2～3次循環(huán)才能接收到正確的文件。
在單向廣播傳輸信道中，常用的對(duì)拆分后的數(shù)據(jù)塊糾錯(cuò)的方法有1、漢明(8，4)編碼一個(gè)字節(jié)，4比特有效數(shù)據(jù)，4比特冗余保護(hù)數(shù)據(jù)。該方法可以在一個(gè)比特發(fā)生錯(cuò)誤的情況下正確糾錯(cuò)，運(yùn)算速度快。其缺點(diǎn)是有2個(gè)以上比特發(fā)生錯(cuò)誤，就會(huì)造成誤判。每次只能保護(hù)4個(gè)比特的數(shù)據(jù)位，在發(fā)生突發(fā)干擾的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯(cuò)的效果。
2、格雷(23，12)編碼23比特，一般對(duì)齊為3個(gè)字節(jié)。12比特有效數(shù)據(jù)位，11比特為冗余保護(hù)數(shù)據(jù)。該方法最多能夠同時(shí)糾錯(cuò)2個(gè)比特，能夠正確指示3個(gè)比特以上的錯(cuò)誤。該方法運(yùn)算速度較快，但比漢明(8，4)編碼慢。其缺點(diǎn)是每次只能保護(hù)12比特，在發(fā)生突發(fā)干擾的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯(cuò)的效果。
3、BCH編碼、RS編碼、Turbo編碼該類編碼，編碼效率高，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，但是運(yùn)算量隨碼長(zhǎng)的增加而急劇增加。該類編碼適合于小數(shù)據(jù)塊的保護(hù)，而且一般只糾正其中的數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)字節(jié)。其運(yùn)算量巨大，在發(fā)生突發(fā)干擾的時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯(cuò)的效果。
4、多次重復(fù)播出，覆蓋接收方法有的單向廣播傳輸信道在對(duì)外傳輸中，采用連續(xù)傳輸兩遍的方法來(lái)修補(bǔ)被丟棄數(shù)據(jù)塊，即循環(huán)播傳輸出方式，基本上可歸納為兩種一種是大循環(huán)傳輸，如ABCABC；另一種是連續(xù)循環(huán)傳輸兩遍，如AABBCC。這種循環(huán)傳輸?shù)姆椒?，可能?shí)現(xiàn)丟棄數(shù)據(jù)塊的修補(bǔ)。但其信道利用率低，而且多遍修補(bǔ)也不一定能夠成功修補(bǔ)。
總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的糾錯(cuò)方法，是在一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的糾錯(cuò)，只能對(duì)較小數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)塊提供了保護(hù)。為了能夠修補(bǔ)被丟棄了的數(shù)據(jù)塊，采用重復(fù)傳輸?shù)姆椒?，雖然重復(fù)傳輸?shù)姆椒ㄓ锌赡苄扪a(bǔ)丟棄的數(shù)據(jù)塊，但需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而且需要占用帶寬，這降低帶寬的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種可對(duì)字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)、運(yùn)算量小、冗余數(shù)據(jù)量小和信道利用率高的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特殊之處在于該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和；200)將該多個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的異或運(yùn)算，計(jì)算保護(hù)數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護(hù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗(yàn)接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標(biāo)識(shí)。
500)若有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，若只有一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，且接收到保護(hù)數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的糾錯(cuò)還原。
600)若無(wú)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
上述步驟100)中當(dāng)原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時(shí)，用多個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)塊來(lái)分段保護(hù)，此時(shí)每個(gè)分段數(shù)據(jù)就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的待播出的數(shù)據(jù)，將該分段數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，再計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和。
上述步驟200)中保護(hù)數(shù)據(jù)塊按公式P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進(jìn)行異或運(yùn)算；同時(shí)對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)塊本身進(jìn)行編碼。
上述步驟300)中發(fā)送數(shù)據(jù)塊時(shí)，先發(fā)送保護(hù)數(shù)據(jù)塊，再發(fā)送原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。
上述步驟100)中在對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼時(shí)，添加一個(gè)字段，用于標(biāo)記播出輪次或編碼時(shí)間。
在突發(fā)強(qiáng)干擾的環(huán)境中，容易導(dǎo)致某一個(gè)數(shù)據(jù)塊整體丟棄而其他數(shù)據(jù)塊正確接收的情況，若不能將該丟失的數(shù)據(jù)塊“找”回來(lái)，就意味此次傳輸無(wú)效。應(yīng)用本發(fā)明就可將被丟棄的某一個(gè)數(shù)據(jù)塊“找”回來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)一次循環(huán)就能完整、正確地接收整個(gè)文件。因此本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明是一個(gè)數(shù)據(jù)塊級(jí)的數(shù)據(jù)保護(hù)編碼，可以對(duì)字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)提供保護(hù)。
2、本發(fā)明運(yùn)算量小。本發(fā)明采用異或操作，不會(huì)因數(shù)據(jù)保護(hù)長(zhǎng)度增加而急劇增加，編、解碼運(yùn)算量小。
3、本發(fā)明冗余數(shù)據(jù)量小，信道利用率高。本發(fā)明在n個(gè)有效數(shù)據(jù)塊后，才使用一個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)塊，編碼效率高，解決有些編碼效率低的缺點(diǎn)。
4、本發(fā)明在丟失數(shù)據(jù)塊的情況下，讓一個(gè)播出循環(huán)就能夠成功接收成為可能，不用像“多次重復(fù)播出，覆蓋接收方法”那樣，可以縮短接收時(shí)間，同時(shí)提供信道利用率。
5、本發(fā)明還可提高單向廣播文件傳輸、接收性能，降低對(duì)信道的要求，同時(shí)還可以降低文件傳輸?shù)难h(huán)次數(shù)，節(jié)約帶寬，提高帶寬的利用率。
300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護(hù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗(yàn)接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標(biāo)識(shí)。
500)若有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，若只有一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，且接收到保護(hù)數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的糾錯(cuò)還原。
600)若無(wú)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
參見(jiàn)圖2，本發(fā)明方法詳細(xì)流程說(shuō)明如下100)把待播出的數(shù)據(jù)，按Y字節(jié)拆分成n個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中n＝(X+Y-1)/Y，對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，標(biāo)識(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)塊(在文件中)的偏移，計(jì)算該數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和。以Y＝1024字節(jié)為佳，以便于計(jì)算。數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和可以采用多種算法，只要能夠判斷數(shù)據(jù)塊是否發(fā)生錯(cuò)誤即可，此處推薦使用32位CRC校驗(yàn)，即循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。在對(duì)數(shù)據(jù)塊編碼時(shí)，可添加一個(gè)字段，用于標(biāo)記播出輪次或編碼時(shí)間，便于接收端判斷一個(gè)文件是否播出完成。對(duì)于最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊，即第n數(shù)據(jù)塊，其有效字節(jié)數(shù)據(jù)為r＝X除以Y的余數(shù)，若r等于0，標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)塊正好為Y字節(jié)，r應(yīng)該等于Y；若r不等于Y，則剩余的Y-r字節(jié)填成數(shù)字0。
200)保護(hù)數(shù)據(jù)塊按P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進(jìn)行異或運(yùn)算；保護(hù)數(shù)據(jù)塊本身也要進(jìn)行編碼，一方面讓接收端能夠判斷該保護(hù)塊的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確，另一方面讓接收端能夠區(qū)分保護(hù)數(shù)據(jù)塊與其他數(shù)據(jù)塊。此處符號(hào)“”表示數(shù)據(jù)塊的異或操作，數(shù)據(jù)塊的異或操作，是指兩個(gè)數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)字節(jié)進(jìn)行異或操作，如，將第m個(gè)數(shù)據(jù)塊的第1字節(jié)A1與第m+1字節(jié)的第1字節(jié)B1進(jìn)行異或運(yùn)算，得到結(jié)果C1，同理A2與B2運(yùn)算得到C2。
300)發(fā)送n個(gè)數(shù)據(jù)塊和保護(hù)數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容。以先發(fā)送保護(hù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容為佳，這樣便于程序設(shè)計(jì)，在接收時(shí)不會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)數(shù)據(jù)塊是否已經(jīng)接收而進(jìn)行等待。先傳輸保護(hù)塊P0，然后傳輸原始數(shù)據(jù)塊S1，S2，…Sn-1，Sn。
400)接收數(shù)據(jù)塊，計(jì)算各數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和，并與播出端計(jì)算的校驗(yàn)和進(jìn)行比較，確定數(shù)據(jù)塊是否正確接收。播出端計(jì)算的校驗(yàn)和隨數(shù)據(jù)一起發(fā)送到客戶端。若一個(gè)數(shù)據(jù)塊不正確，則將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用數(shù)字0代替。若一個(gè)數(shù)據(jù)塊丟失，則等效于發(fā)生錯(cuò)誤。然后根據(jù)播出端對(duì)數(shù)據(jù)塊編碼時(shí)，添加的字段，來(lái)檢測(cè)當(dāng)前文件是否已經(jīng)播出完成。
500)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)(保護(hù)數(shù)據(jù)塊不被統(tǒng)計(jì))，若只有一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，且接收到保護(hù)數(shù)據(jù)塊，則進(jìn)行糾錯(cuò)。假設(shè)第m個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，還原第m個(gè)數(shù)據(jù)的公式為Sm＝P0S1…Sm-1Sm+1…Sn-2Sn-1Sn。其中符號(hào)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)塊的異或操作。若沒(méi)有數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，則不用進(jìn)行糾錯(cuò)。
600)若無(wú)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
當(dāng)原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時(shí)，可以用多個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)塊來(lái)分段保護(hù)。此時(shí)每個(gè)分段數(shù)據(jù)就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的待播出的數(shù)據(jù)。再依次按上述步驟將該分段數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)處理。
現(xiàn)舉一具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)步說(shuō)明數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)和采用32位CRC方式，假設(shè)在接收端發(fā)現(xiàn)第3個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，即m＝3。待播出的數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度X＝100000字節(jié)，拆分單位Y＝1000字節(jié)，那么總數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)n＝(100000+1000-1)/1000＝100。
對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)塊在文件中的偏移，播出輪次，并計(jì)算該數(shù)據(jù)塊的32位CRC校驗(yàn)和。(符號(hào)“”表示異或操作)。
計(jì)算保護(hù)數(shù)據(jù)塊P0＝S1S2S3S4…S98S99S100。
發(fā)送保護(hù)數(shù)據(jù)塊P0，依次發(fā)送S1，S2，，，，S100接收數(shù)據(jù)塊，并判斷文件是否完成發(fā)送。
統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)S3塊發(fā)生錯(cuò)誤，則進(jìn)行還原。
還原方法，先將S3對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)清成0，然后計(jì)算S3＝P0S1S2S4…S98S99S100。
通用的計(jì)算方法是假設(shè)第m數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，則當(dāng)m＝1S1＝P0S2S3…S98S99S100當(dāng)m＝100S100＝P0S1S2…S98S99其他Sm＝P0S1S2…Sm-1Sm+1…S98S99S100至此，成功還原錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包Sm的糾正。
其中，SmSm+1表示Sm與Sm+1兩個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)對(duì)應(yīng)字節(jié)的異或操作。
權(quán)利要求
1.一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特征在于該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和；200)將該多個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的異或運(yùn)算，計(jì)算保護(hù)數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護(hù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗(yàn)接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標(biāo)識(shí)；500)若有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，若只有一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，且接收到保護(hù)數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的糾錯(cuò)還原；600)若無(wú)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特征在于所述步驟100)中當(dāng)原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時(shí)，用多個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)塊來(lái)分段保護(hù)，此時(shí)每個(gè)分段數(shù)據(jù)就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的待播出的數(shù)據(jù)，將該分段數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，再計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特征在于所述步驟200)中保護(hù)數(shù)據(jù)塊按公式P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進(jìn)行異或運(yùn)算；同時(shí)對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)塊本身進(jìn)行編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特征在于所述步驟300)中發(fā)送數(shù)據(jù)塊時(shí)，先發(fā)送保護(hù)數(shù)據(jù)塊，再發(fā)送原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法，其特征在于所述步驟100)中在對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼時(shí)，添加一個(gè)字段，用于標(biāo)記播出輪次或編碼時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯(cuò)方法。該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)和；200)將該多個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的異或運(yùn)算，計(jì)算保護(hù)數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護(hù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗(yàn)接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標(biāo)識(shí)；500)若有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，若只有一個(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯(cuò)誤，且接收到保護(hù)數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的糾錯(cuò)還原；600)若無(wú)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。本發(fā)明可對(duì)字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)、運(yùn)算量小、冗余數(shù)據(jù)量小且信道利用率高。
文檔編號(hào)H04L12/16GK1458764SQ0313421
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者陳永健 申請(qǐng)人:西安通視數(shù)據(jù)有限責(zé)任公司