用于處理電信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)適于要發(fā)送的數(shù)據(jù)量的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]概括地說(shuō)，本發(fā)明關(guān)注用于傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。特別地，其可用于衛(wèi)星電信領(lǐng)域，此外，其還可用于地面電信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在衛(wèi)星電信領(lǐng)域中，特別是對(duì)于返回信道(返回信道對(duì)應(yīng)于經(jīng)由衛(wèi)星，在用戶(hù)終端和地面上的網(wǎng)關(guān)之間的傳輸)或者對(duì)于經(jīng)由衛(wèi)星的終端之間的直接通信而言，零星數(shù)據(jù)的傳輸造成資源利用效率的損失。事實(shí)上，這種來(lái)自于用戶(hù)終端的零星傳輸意味著該終端處的數(shù)據(jù)的低水平聚合。轉(zhuǎn)而，傳輸比特速率低于可以實(shí)現(xiàn)的最大比特速率。這是由將數(shù)據(jù)分組分割成分段的集合引起的，其目的在于適應(yīng)衛(wèi)星的物理層可以處理的容器的大小。分段是更高層消息的子集(如果通信協(xié)議使用分層模型的話)。分段的使用源自于下面的事實(shí):消息的大小可能大于容器的最大大小。在該情況下，為了發(fā)送該消息，必須構(gòu)造多個(gè)分段，并彼此之間獨(dú)立地發(fā)送。一旦接收到這些分段，在于根據(jù)這些分段來(lái)重建原始消息的動(dòng)作是重新組報(bào)。容器是具有規(guī)定的大小(以比特為單位)，能夠接收數(shù)據(jù)以便對(duì)其進(jìn)行傳輸?shù)奶摂M接收部件。如果數(shù)據(jù)分組的大小與這些容器的大小不同，或者不是這些容器的大小的倍數(shù)(可能經(jīng)常是這樣的情形)，則對(duì)這些分組的分割必須插入填充符號(hào)。由插入這些填充符號(hào)所造成的資源使用方面的低效率，可能達(dá)到將近50% (在與容器的大小相比，數(shù)據(jù)分組具有稍微更大的大小的情形下)。通常，這些容器的固定大小由應(yīng)用糾錯(cuò)碼的物理層來(lái)決定。
[0003]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公知，例如，如Z.Chen在IEEE Globecom 2005中的論文‘‘Low-Density Parity-Check Convolut1nal Codes applied to packet basedcommunicat1n systems”中所述，使用諸如LDPC-CC碼(“低密度奇偶校驗(yàn)卷積碼”的縮寫(xiě))之類(lèi)的卷積糾錯(cuò)碼，這些碼在例如無(wú)需專(zhuān)用于固定大小的情況下，具有良好的性能水平。這些碼仍然需要在存儲(chǔ)器中，在要發(fā)送的數(shù)據(jù)的上游和下游插入一些序列，其以等同于填充比特的方式降低了比特速率。當(dāng)要進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)分組具有較小的大小時(shí)，這些序列可能占據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的很大部分。
[0004]此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)也已經(jīng)公知使用塊校正碼，與卷積碼的性能相比，塊校正碼的性能更佳。塊糾錯(cuò)碼的應(yīng)用是針對(duì)于給定的塊大小來(lái)優(yōu)化的。數(shù)據(jù)塊是更高層在容器中包含的全部數(shù)據(jù)(其可以補(bǔ)充有報(bào)頭或者尾部)。
[0005]存在一些采用多個(gè)層進(jìn)行組織的公知通信模型和數(shù)據(jù)傳輸方法。例如，具體而言，OSI模型包括網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在這些系統(tǒng)中，物理層管理的數(shù)據(jù)塊的大小受到下面的約束條件固定:與編碼有關(guān)的約束、通信信道接入?yún)f(xié)議的約束以及可能的其它約束(多個(gè)不同的大小可以在給定的標(biāo)準(zhǔn)中共存)。但是，網(wǎng)絡(luò)層的分組的大小和物理層的數(shù)據(jù)塊的大小并不是必須相同的，或者甚至一個(gè)并不必須是另一個(gè)的倍數(shù)(這是由于在要傳輸?shù)男畔⒌牧糠矫?，存在可能的差?。網(wǎng)絡(luò)層的分組和物理層處理的數(shù)據(jù)塊之間的大小差異，迫使數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)施分割操作，該操作可能需要大量地插入填充符號(hào)，其導(dǎo)致就資源利用率而言的效率損失(在最壞情況下接近50% )。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知存在有用于調(diào)整校正碼的效率的方法，如PCT申請(qǐng)TO2010/022786 Al中，以便將分組的大小適配成容器的大小。但是，這些方法需要使用在效率方面有很強(qiáng)的適應(yīng)能力的校正碼，并向解碼器傳輸關(guān)于編碼速率的信息。
[0007]此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，還已知存在由物理層提供多種不同的容器大小的方法和系統(tǒng)，例如，如在PCT申請(qǐng)WO 2007/064764 A2中。因此，物理層使用某個(gè)數(shù)量的預(yù)先規(guī)定的容器大小，其中，必須對(duì)從更高層接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。封裝主要在于通過(guò)增加控制信息(通常，通過(guò)報(bào)頭和可能的尾部的方式)，將更高層消息集成到當(dāng)前層的數(shù)據(jù)實(shí)體中。用于實(shí)現(xiàn)消息的提取，并刪除控制消息以便將其傳送給更高層的相反過(guò)程，稱(chēng)為解封裝?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)物理容器大小，因此使得下面各項(xiàng)變得可能:
[0008]-如果沒(méi)有使用糾錯(cuò)碼的話，則適于例如傳輸信道的傳播狀況，或者
[0009]-如果使用多種符號(hào)比特速率或者自適應(yīng)波形，則適于對(duì)資源的訪問(wèn)、以及波形的性能進(jìn)行管理的約束。
[0010]但是，(與編碼器塊相關(guān)聯(lián)的)這些不同的容器大小通常在數(shù)量上是受限的(非連續(xù)可用的大小)，并可能地與更高層所管理的分組的大小無(wú)關(guān)，因此其不能夠完全地解決在對(duì)分組進(jìn)行分段時(shí)，與插入填充符號(hào)有關(guān)的效率損失問(wèn)題。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知存在有稱(chēng)為VSP(可變大小分組)的方法，該方法使用DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的不同塊大小，來(lái)提高從網(wǎng)絡(luò)層到物理層的封裝的效率。這種解決方案(其超過(guò)并高于編碼器的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度(在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)十個(gè)以上的交織器))并沒(méi)有解決封裝的門(mén)限效應(yīng)以及相關(guān)聯(lián)的效率的問(wèn)題。它使得有可能部分地提高使用的效率，而不是如所設(shè)想的解決方案所提出的完全地消除填充影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明針對(duì)于通過(guò)提出一種數(shù)據(jù)傳輸方法來(lái)解決這些問(wèn)題以及針對(duì)于分組的封裝，具體而言，該數(shù)據(jù)傳輸方法避免了由于插入與分段相關(guān)的填充符號(hào)而造成的效率損失。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種處理衛(wèi)星電信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)量的動(dòng)態(tài)適配的方法。將數(shù)據(jù)組織到通信模型的第一層中所包含的分組集合中。該方法包括第一步驟，在第一層和第二層之間傳送用于指示每一個(gè)分組的大小或者表示該大小的信息項(xiàng)。此外，該方法還包括第二步驟，對(duì)該分組進(jìn)行封裝，并在容器中在第一層和第二層之間傳送該分組，其中該容器的大小適于指示分組的大小或者表示該大小的所述信息。最后，該方法包括第三步驟，向容器中所包含的數(shù)據(jù)應(yīng)用塊糾錯(cuò)碼，其中該糾錯(cuò)碼動(dòng)態(tài)地適于該容器的大小。
[0014]因此，所提出的解決方案使得可以完全地消除填充符號(hào)的插入，其中這種插入與傳輸過(guò)程的更高層所提供的對(duì)于不同大小的分組的分割有關(guān)。為此，本發(fā)明提出了去除分割步驟，并修改塊糾錯(cuò)編碼，使得其適于先前已封裝的更高層分組的大小。因此，這意味著:該碼還動(dòng)態(tài)地適于作為輸入而向其提供的這些分組的大小。
[0015]第三步驟有利地適于使用原型圖(Protograph)準(zhǔn)循環(huán)糾錯(cuò)碼。對(duì)于與原型圖準(zhǔn)循環(huán)糾錯(cuò)碼相關(guān)聯(lián)的基矩陣的大小被動(dòng)態(tài)地適于指示該分組的大小或者表示該大小的信息。通過(guò)改變與基矩陣相關(guān)聯(lián)的擴(kuò)展因子來(lái)實(shí)現(xiàn)這種適配。因此，通過(guò)以適當(dāng)?shù)姆绞礁淖兓仃嚨臄U(kuò)展因子，原型圖準(zhǔn)循環(huán)糾錯(cuò)碼的矩陣的大小被適于容器的大小。
[0016]原型圖準(zhǔn)循環(huán)碼對(duì)應(yīng)于LDPC (低密度奇偶校驗(yàn))碼的特定版本。LDPC碼通過(guò)(空心)奇偶矩陣H來(lái)規(guī)定。該準(zhǔn)循環(huán)版本對(duì)應(yīng)于特定形式的奇偶矩陣H (具有大小MX N)，其中，大小為pXp的子矩陣(基矩陣)Hb在矩陣H中重復(fù)。
[0017]因此，矩陣H具有與基矩陣的維度的倍數(shù)相對(duì)應(yīng)的維度，使得M = p*Z，N = p*Z，其中Z對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展因子。
[0018]這些碼具有可以通過(guò)子矩陣(或者基矩陣)Hb來(lái)唯一地表征的特定特征，其導(dǎo)致可編程門(mén)陣列中的空間量增加系數(shù)Z2。
[0019]此外，通過(guò)只存儲(chǔ)基矩陣Hb，可以通過(guò)改變基矩陣的擴(kuò)展因子Z，來(lái)修改矩陣H的大小。因此，這使得可以對(duì)不同大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，而無(wú)需在可編程門(mén)陣列中存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，而是只存儲(chǔ)基矩陣。
[0020]本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的原型圖概念對(duì)應(yīng)于基矩陣的特定簡(jiǎn)化表示，其規(guī)定了實(shí)現(xiàn)生成矩陣Hb的基模式。
[0021]與其它碼相比，使用原型圖準(zhǔn)循環(huán)碼使得可以針對(duì)多種容器分組或者片段大小，實(shí)現(xiàn)更佳的效率，并因此實(shí)現(xiàn)這些編碼的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性。此外，這些編碼的極大靈活性并不導(dǎo)致較高的計(jì)算復(fù)雜度、較高的存儲(chǔ)器資源需求和/或很大數(shù)量的門(mén)的需求(在可編程門(mén)陣列上實(shí)現(xiàn)的背景下)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道基于ARA(累積重復(fù)累積)原型圖、ARJA(累積重復(fù)據(jù)齒積累)原型圖、IRA(不規(guī)則重復(fù)累積)原型圖、E2RC(尚效可編碼速率兼容)原型圖、G-LDPC(廣義LDPC碼)原型圖等等的準(zhǔn)循環(huán)碼。這些碼使得可以獲得非常低的分組差錯(cuò)率(< 10 6，當(dāng)加性噪聲分布遵從高斯概率準(zhǔn)則時(shí))，其包括針對(duì)于較小的分組大小(< 600比特)，同時(shí)維持有限的復(fù)雜度和有限數(shù)量的門(mén)(在可編程門(mén)陣列上實(shí)現(xiàn)的背景下)。例如，這些編碼用于WiMAX(全球微波互通接入)，故轉(zhuǎn)而具有IRA類(lèi)型結(jié)構(gòu)。此夕卜，這些編碼還由CCSDS (空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢(xún)委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并具有ARJA類(lèi)型結(jié)構(gòu)。
[0022]在適配糾錯(cuò)碼的第三步驟期間實(shí)現(xiàn)的糾錯(cuò)碼的尺寸，有利地精確對(duì)應(yīng)于所述容器的大小。用此方式，不需要插入填充比特來(lái)使得可以將容器的大小適于糾錯(cuò)碼的大小。
[0023]在適配糾錯(cuò)碼的第三步驟期間實(shí)現(xiàn)的糾錯(cuò)碼的尺寸，是有利地針對(duì)給定的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，糾錯(cuò)碼的尺寸適配是針對(duì)給定的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并根據(jù)環(huán)境情形(傳播狀況、發(fā)送的信息的重要性、目標(biāo)比特速率等等)來(lái)選擇的。
[0024]第三步驟有利地由物理層來(lái)實(shí)施。
[0025]第一步驟和/或第二步驟有利地由數(shù)據(jù)鏈路層來(lái)實(shí)施。
[0026]第一步驟和/或第二步驟有利地由網(wǎng)絡(luò)層來(lái)實(shí)施。
[0027]此外，該方法還有利地包括第四步驟:在第一層中實(shí)現(xiàn)的分割。
[0028]該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有利地包括至少一個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送機(jī)/接收機(jī)包括用于執(zhí)行上面所描述的方法的步驟的單元。
【附圖說(shuō)明】
[0029]在閱讀了通過(guò)非限制性示例方式所給出的下面的【具體實(shí)施方式】之后，并在附圖的幫助之下，本發(fā)明將更加容易理解，其它優(yōu)點(diǎn)也將變得顯而易見(jiàn)，其中:
[0030]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，示出了所述方法的一個(gè)實(shí)施例。
[0031]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，示出了所述方法的另一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1中所示出的方法對(duì)于被組織到具有潛在可變大小的不