[發(fā)明專利]適合物理層無速率編碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分封裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410135980.6
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103944674B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 張朝陽;屠坤;姚創(chuàng)沐;楊瀟翔;付攀玉;張婧;余啟聯(lián)
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發(fā)明涉及通信領域的信道編碼和傳輸技術，尤其涉及一種適合物理層無速率編碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分封裝方法。

背景技術

通信系統(tǒng)的基本目的在于將信息由信源高效、可靠、安全地傳送到信宿。有擾通信信道中的噪聲會不可避免地對傳輸信息產(chǎn)生不同程度的干擾，從而可能降低通信可靠性。所以通信系統(tǒng)設計的核心問題就是在存在隨機噪聲的信道中如何克服干擾，減小信息傳輸?shù)牟铄e，同時又保證信息傳輸?shù)男省榱丝朔诺乐懈鞣N噪聲的干擾，人們提出了糾錯編碼的方法以實現(xiàn)可靠傳輸。在香農(nóng)以前，人們都認為增加信道的信息傳輸速率總要引起錯誤概率的增加，認為要使錯誤概率為零，則傳輸速率只能為零。1948年，香農(nóng)建立了信息論，為糾錯編碼的研究指明了方向。香農(nóng)提出，對每個信道可以根據(jù)它的噪聲干擾特性計算出它的容量C，所有低于信道容量C的速率R均是可達的，即當R<C時，總存在一系列碼，當碼長n→∞時，最大誤碼概率趨于0。這一理論創(chuàng)造性的顛覆了關于人們對于通信的認識，而尋找能夠?qū)嶋H應用的逼近香農(nóng)極限的編碼方案也就成了糾錯編碼理論的最終目標。

自信道編碼定理提出以來，如何構造一個逼近信道容量限的實用編碼成了眾多研究學者竟相研究的課題，并逐漸形成信息論的一個重要分支——信道編碼理論。幾十多年來，通過眾多學者，特別是有關數(shù)學和信息論學術界的研究人員五十多年的共同努力，目前已經(jīng)取得了很多成果。如已經(jīng)相當成熟的線性分組碼，編碼器有記憶的卷積碼，1993年由Berror，Glavieux和Thitimajashia提出的與香農(nóng)極限只差幾個分貝的Turbo碼，之后出現(xiàn)的另一種可以逼近香農(nóng)極限的低密度校驗碼LDPC碼等。

然而這些信道編碼在設計時，通常先根據(jù)信道狀態(tài)信息估計信道參數(shù)，根據(jù)信道參數(shù)設計一個碼率固定為R的信道糾錯編碼（由k個輸入符號得到n個輸出符號，則碼率為R=k/n）。當估計的信道參數(shù)大于實際的信道參數(shù)時，雖然可以實現(xiàn)可靠傳輸，但是造成了傳輸?shù)睦速M，因為此時可以使用更高碼率的信道糾錯編碼；當估計的信道參數(shù)小于實際的信道參數(shù)時，不能實現(xiàn)可靠傳輸，此時需要更低碼率的信道糾錯編碼。而且很多時候，信道還是隨時變化或者無法提前判斷的，這個時候這些傳統(tǒng)的編碼就顯得難以應付。于是出現(xiàn)了碼率可變的無速率碼。對于無速率碼，由原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)包是隨著編碼過程而源源不斷產(chǎn)生的，根據(jù)譯碼的需要可多可少，只要保證能成功譯碼即可。實際傳輸?shù)拇a率取決于實際發(fā)送的編碼包數(shù)目，而需要發(fā)送的編碼包數(shù)目則取決于當時的信道狀況。

無速率碼具有三個重要屬性：1)自適應鏈路速率適配：其最終速率決定于信道特性，不需要在傳輸前估計信道特性而固定碼率，實際傳輸?shù)拇a率取決于當時的信道狀況。2)無速率屬性（流屬性）：發(fā)送端可以源源不斷的輸出編碼包，形成一個可以無限延續(xù)的編碼包流，而沒有任何速率約束；3)桶積水效應：接收端不斷收集編碼包，收集到足夠多的編碼包即能恢復出所有原始數(shù)據(jù)包。正是由于無速率碼的三個重要屬性，使其在廣播信道，認知，網(wǎng)絡傳輸，反饋代價較大的通信場合等各個方面具有廣泛的應用前景。

目前關于無速率碼在實際系統(tǒng)中的應用，主要集中在物理層以上的傳輸。而對于在物理層采用無速率編碼傳輸?shù)膽脦缀跏且黄瞻祝绕涫窃谛诺啦粩嘧兓耐ㄐ怒h(huán)境下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種適合物理層無速率編碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分封裝方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：本發(fā)明適合物理層無速率編碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分封裝方法，其發(fā)送端每次從信源讀取數(shù)據(jù)，加上MAC幀頭和整個MAC幀的CRC校驗值，得到一個消息包。然后對該消息包進行無速率碼編碼產(chǎn)生編碼包，并將編碼包拆分成多塊。再分別對每塊編碼包封裝包含前導字、調(diào)制方式標識、消息包識別號、編碼包識別號、編碼包長度相關信息的物理層幀頭，將其調(diào)制成子幀。

物理層無速率編碼器的輸入為k字節(jié)，則適合物理層無速率編碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分封裝方法操作步驟如下：

(1)發(fā)送端從信源讀取數(shù)據(jù)，加上固定長度的MAC幀頭和MAC幀的CRC校驗值，得到k字節(jié)的第l個消息包；

(2)將第l個消息包輸入無速率編碼器編碼，產(chǎn)生N字節(jié)的編碼包；

(3)根據(jù)當前的一個子幀能夠攜帶的最大數(shù)據(jù)長度以及信道變化情況，將編碼包拆分成M塊，每一塊編碼包的長度分別為n₀,n₁,n₂,L,n_i,L,n_M-1。