[發明專利]編碼和解碼分組信息的方法、編碼器和解碼器

有效

• 申請號: 200710108863.0
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101102115A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 片山泰尚;中野大樹
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H03M13/15
• 分類號: H03M13/15
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 康建峰

技術領域

本發明一般地涉及在數字通信中使用的分組恢復。更具體地說，本發明涉及用于分組恢復的編碼方法、解碼方法、編碼器和解碼器。

背景技術

對于有線或無線網絡應用來說，用于分組恢復的編碼技術以及與該編碼技術相對應的解碼技術越來越重要。其原因是數據傳輸速度的增加經常帶來分組丟失的問題，而基于分組重傳的傳統分組恢復方法會增加性能開銷和緩沖管理開銷。這里，分組丟失是由于報頭/同步模式檢測等中的錯誤、以及網絡交換機中信息的暫時集中所導致的擁塞而造成的。

作為解決前述問題的一種技術，一種公知的方法是使用比如交織里德-所羅門(RS)擦除校正碼的塊碼逐幀地對分組進行編碼(非專利文獻1)。但是，在該傳統技術中沒有利用冗余分組，并且在給定幀中沒有丟失分組時只是將該冗余分組廢棄。該低效在編碼長度設置為較長時能夠緩和。但是與此同時，編碼長度如此長的設置將導致解碼時計算的復雜性問題。

作為傳統技術的另一個示例，存在一種根據由發送器和接收器通常使用的源節點和檢查節點構成的圖結構，通過使用對于分組恢復特定的非系統性碼來執行解碼的方法(非專利文獻2)。該方法在編碼速率方面是有效的，并且由于對解碼采用基本上線性的時間因此也是有效率的。但是，該方法并沒有表現出良好的校正效率，除非碼長度等于或大于特定長度(等于或大于特定量)。而且，通過硬件實施該方法的效率不高，這是因為圖結構是隨機的。由于這個原因，該方法的應用范圍限定在編碼和解碼通過軟件實現的流媒體和數據遞送中。

作為另一種傳統技術，存在一種使用(n，n-1，m)的卷積碼進行分組恢復的方法(非專利文獻3)。在該方法中，丟失分組可以比使用塊碼的基于幀的技術更靈活地恢復。然而，該方法基于二進制卷積碼，因而需要逐比特的丟失校正。由于這個原因，該方法不允許執行以逐符號為基礎的解碼。相應地，為了通過硬件實施該方法，則需要并行地設置大量的解碼器。

前述傳統技術具有在改善分組恢復的效率時將導致較長的碼長度、解碼器電路實現復雜等的問題。另外，過多增加的冗余信息可能會導致新的擁塞。因此，改善分組恢復的效率是非常重要的挑戰。

[非專利文獻1]Nonnenmacher，E.W.Biersack，D.Towsley，“Parity-based?loss?recovery?for?reliable?multicast”，IEEE/ACM?Trans.Networking，vol.6，pp.349.361，1998年8月。

[非專利文獻2]Luby，M.Mitzenmacher，A.Shokrollahi，D.Spielman，“Efficient?erasure?correcting?codes”，IEEE?Trans.Inform.Theory，vol.47，pp.569.584，2001年2月。

[非專利文獻3]M.Arai，A.Yamaguchi，K.Iwasaki，“Method?toRecover?Internet?Packet?Losses?Using(n，n-1，m)Convolutional?Codes”，IEEE?Dependable?System?and?Network，pp.382-389，2000年。

發明內容

本發明的目的是提供一種在改善分組恢復速率的同時能夠高效利用適當量的冗余信息的新編碼方法、以及與該新編碼方法相對應的解碼方法。另外，本發明的目的還在于提供一種用于實現上述方法的新編碼器和解碼器。

本發明公開一種用在新編碼方法中的部分重疊塊(POB)碼，其通過組合彼此不同的多個塊碼來構成，從而使得塊碼彼此部分地重疊。另外，本發明公開一種與該編碼方法相對應的解碼方法。此外，本發明公開一種通過使用該碼的丟失校正能力來恢復多個分組的方法。本發明通過有效地再利用相鄰幀的冗余信息，使得能夠恢復比每幀添加有冗余的分組的數量多的大量分組，而無需增加其編碼算法的漸近復雜度。

還提供一種用于產生本發明的POB碼的編碼器。該編碼器包括：用于檢測幀的部件；以及用于通過從一個到另一個地改變塊碼為每一個子幀產生奇偶校驗位的部件，其中多個塊碼部分地彼此重疊。另外，提供一種解碼器，包括：用于檢測幀的部件；用于存儲數量等于彼此重疊的塊碼的數量的子幀的部件；用于通過使用不同的檢驗矩陣為各個子幀產生校正子的部件；用于通過使用有關分組錯誤位置和分組錯誤數量的信息確定用于校正錯誤的模式的部件；用于計算錯誤的部件；用于校正錯誤并解碼的部件；以及用于通過使用校正的信息重新計算校正子的部件。

附圖說明