УСТРОЙСТВО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОШИБОК ДЛЯ МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2004 года по МПК H03M13/00 H03M13/23 H04L1/08 

Настоящее изобретение относится к устройству предотвращении ошибок для мультимедийной системы, к устройству, обеспечивающему улучшенное восстановление данных и повышение пропускной способности канала в системах передач, где имеют место случайные ошибки и ошибки пакетов, с использованием совместимого со скоростью передачи проколотого сверточного кода (ССППСК) и автоматической повторной передачи по запросу(АППЗ).

В известных мультимедийных терминалах, которые передают и принимают произвольные пакеты данных (видео, аудио, данные или комбинации любой из этих средств передачи), передатчик передает информационные пакеты, например I, 0, и другие пакеты. Для каждого информационного пакета передатчик формирует потоки битов объемом N, которые являются различными представлениями этих информационных пакетов. Например, передатчик может формировать пакет А (В, С или D) для данного информационного пакета I. Тип 1 и тип 2 различаются тем, что они используют различные способы повторной передачи. Передаваемые пакеты формируются с использованием сверточного кода или ССППСК.

На фиг.1 представлена блок-схема, показывающая общую ситуацию при передаче и приеме данных с использованием АППЗ. Основная концепция АПП3 типа 1 описана ниже со ссылкой на фиг.1. Когда передатчик передает пакет А, имеющий длину N, декодер 120 пакета в приемнике начинает декодирование принятого пакета А 110. Если в это время в пакете А будет обнаружена ошибка, и дальнейшее декодирование невозможно, например кодирование канала не используется или используется кодирование канала, имеющее ошибку в одном или более битах, и возникает количество ошибок большее, чем может обнаружить и исправить кодер канала, то приемник запрашивает передатчик о передаче того же самого пакета А снова. В этом случае передача повторяется до тех пор, пока декодер 120 не получит свободный от ошибок пакет А, или до получения некоторого конкретного числа итераций, чтобы выполнить передачу и прием следующего пакета. Процедура АППЗ типа 1 весьма эффективна в каналах, имеющих ошибки в пакетах. Используются также АППЗ типа 2, в частности три вида АППЗ типа 2: основной тип, класс А и класс В, в каждом из которых используется заданная информация I, (3, К,...), выданная ССППСК.

На фиг.2 представлена концептуальная схема, показывающая функционирование основного типа, а стрелками показана комбинация. Здесь данная информация обозначена знаком I, передатчик формирует пакеты А и В, используя ССППСК, со скоростью 1/2 и передает только пакет А. Декодер в приемнике пытается декодировать пакет А. Если декодирование успешно, декодер затем пытается декодировать первый пакет из двух для получения следующей информации J. В противном случае приемник запрашивает передатчик о передаче пакета В. Таким образом, декодер пытается декодировать комбинацию пакетов А и В. Если эта операция выполнена успешно, декодер пытается декодировать первый пакет из двух для получения следующей информации О. В противном случае приемник запрашивает передатчик о передаче пакета А снова и все вышеописанные процессы повторяются. Основной тип имеет то преимущество, что он не слишком сложен в реализации.

На фиг.3 представлена концептуальная схема, иллюстрирующая старении с пакетом класса А ("Лин-Ю"), где знак* обозначает автономное декодирование, а стрелки представляют комбинацию. Принцип операций в этой схеме подобен принципу для основного типа, за исключением метода комбинирования пакетов А и В, когда попытка декодирования обоих пакетов безуспешна. Иными словами, декодер пытается декодировать комбинацию пакетов А и В, и, если эта попытка терпит неудачу, приемник запрашивает передатчик о повторной передаче пакета А снова. Далее, если декодер успешно декодирует только пакет А, то обрабатывается следующая информация 0, а если попытка завершилась неудачей, приемник объединяет ранее сохраненный пакет В с только что полученным пакетом А (т.е. в принципе, чередует оба пакета) при попытке декодирования. Этот способ более эффективен для канала, содержащего случайные ошибки, чем для канала с ошибками пакетов.

Класс В значительно более сложен, чем основной тип и класс А. Основная концепция класса В базируется на классе А. Прежде всего, операция класса А ("Лин-Ю") выполняется путем формирования пакетов А и В с информацией I с использованием ССППСК со скоростью 1/2. Как упомянуто выше, тип 1 АППЗ в общем случае эффективен в канале, содержащем ошибки в пакетах. Однако при использовании АППЗ типа 1 повторная передача в канале, содержащем случайные ошибки, будет более частой, что значительно снижает пропускную способность канала. Даже если АППЗ типа 2 обеспечивает хорошие рабочие характеристики для канала, содержащего случайные ошибки, повторная передача по каналу, содержащему ошибки в пакетах, будет более частой, следовательно, пропускная способность канала может быть снижена.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является система передачи данных с автоматическим повтором передачи по запросу (АППЗ), в которой передаваемая информация поступает в кодер, кодируется кодом, обнаруживающим ошибки, передается в канал связи и одновременно запоминается в буферном накопителе. В приемнике противоположной станции принимаемая последовательность поступает в декодер и декодируется в нем. Если при этом ошибок не обнаруживается, то информационные разряды, накопленные в буферном регистре декодера, поступают к потребителю информации. Если обнаружена ошибка, то вырабатывается сигнал “ошибка”, который воздействует на датчик комбинации “запрос”, изгорая посылается на противоположную станцию, где накопленная информация в буферном накопителе передается в канал связи (см. B.C.Гуров и др. Передача дискретной информации и телеграфия. Учебник для институтов связи. Изд-е 2-е, доп., перераб. М: Связь, 1974, с. 393-402).

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего поддержание на определенном уровне пропускной способности канала, содержащего случайные ошибки, и канала, содержащего ошибки пакетов, при функционировании согласно типу 1 в канале, содержащем ошибки пакетов, и при функционировании согласно основному типу или классу А типа 2 в канале, содержащем случайные ошибки.

Указанный технический результат достигается в устройстве для предотвращения возникновения ошибок при декодировании множества пакетов, которое в соответствии с изобретением содержит буфер, связанный с каналом передачи и предназначенный для сохранения пакетов, полученных от передатчика, блок декодера, предназначенный для декодирования одного или более пакетов, сохраненных в буфере, при этом в ответ на генерацию ошибки после декодирования комбинации пакетов, блок декодера декодирует вторую комбинацию пакетов, сохраненных в буфере, причем вторая комбинация пакетов отличается от первой комбинации пакетов, при этом в ответ на генерацию ошибки декодирования блоком декодера, буфер пересылает к передатчику сигнал, приводящий к тому, что передатчик передает другое множество пакетов.

Вышеуказанный технический результат достигается также в устройстве для предотвращения возникновения ошибок при декодировании множества пакетов, которое в соответствии с изобретением содержит буфер, связанный с каналом передачи и предназначенный для сохранения пакетов, принятых от передатчика, средство декодера, предназначенное для декодирования одного или более пакетов, сохраненных в буфере, при этом, в ответ на генерацию ошибки после декодирования комбинации пакетов, средство декодера декодирует вторую комбинацию пакетов, сохраненных в буфере, причем вторая комбинация пакетов отличается от первой комбинации пакетов, при ответ на генерацию ошибки декодирования средством декодера, буфер пересылает к передатчику сигнал, приводящий к тому, что передатчик передает другое множество пакетов.

В заявленном устройстве реализован способ предотвращения ошибок при декодировании множества пакетов заданной информации, включающий следующие этапы: (а) декодирование одного из множества пакетов, (b) декодирование другого пакета, если при декодировании на этапе (а) возникает ошибка, (с) декодирование комбинации пакетов с ошибкой декодирования, когда ошибка происходит на этапе (b), или третьего пакета и (d) - повторение этапа (с) до тех пор, пока ошибка декодирования больше не возникает.

Изобретение поясняется ниже на примере предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая общую ситуацию при передаче и приеме данных при использовании способа АППЗ;

фиг.2 - концептуальная схема, иллюстрирующая принцип действия для основного типа;

фиг.3 - концептуальная схема, иллюстрирующая принцип действия для класса А;

фиг.4 - блок-схема устройства предотвращения ошибок в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 - концептуальная схема, иллюстрирующая обработку принятых пакетов А, В, С и D в декодере приемника, показанного на фиг.4;

фиг.6 - блок-схема процедуры обработки полученного пакета в декодере в соответствии с настоящим изобретением.

В настоящем изобретении используется АППЗ гибридного типа, которая объединяет способы типа 1 и типа 2. Показанное на фиг.4 устройство предотвращения ошибки содержит передатчик, включающий в себя буфер пакетов 430 для формирования пакетов А, В, С и D с использованием блока ССППСК 420 со скоростью передачи 1/4 для данного информационного пакета; блок инверсного ССППСК 440 и приемник, снабженный буфером 450 для хранения полученного пакета и для посылки сообщения АППЗ и номера пакета в передатчик по каналу передачи. На фиг.4 логика ССППСК установлена на уровне 1/4. Блок, составленный из четырех произвольных полиномов, соответствующий локально инвертируемой характеристике, одновременно формирует пакеты А, В, С и D, обработанные согласно ССППСК. Кроме того, передатчик осуществляет максимум четыре повторные передачи. Здесь локальная инверсия в блоке ССППСК означает то, что первоначальная информация I может быть получена с любым из пакетов А и В и с комбинацией пакетов А и В.

Фиг.5 - концептуальное представление процедуры обработки принятых пакетов А, В, С и D в декодере приемника, показанного на фиг.4, где знак * означает автономное декодирование, а скобка означает комбинацию пакетов (как правило, операция чередования).

На фиг.6 представлена блок-схема, иллюстрирующая процедуру обработки принятых пакетов в декодере согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.6, передатчик формирует пакеты А, В, С и D, используя блок ССППСК 420 на этапе 612. Первый пакет поступает в приемник на этапе 614. Декодер пытается декодировать пакет на этапе 616. Если пакет декодирован на этапе 616, результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации d) (этап 644); в противном случае передатчику посылается сигнал запроса АППЗ на передачу пакета В (этап 618). На этапе 620 декодер пытается декодировать только пакет В. Если эта попытка завершается успехом, результаты декодирования сохраняются в буфере 450 на этапе 642, и схема приступает к обработке следующей информации (например, информации J) на этапе 644. Если при декодировании имеет место сбой, на этапе 622 декодер пытается декодировать комбинацию пакетов А и В, которая обозначена как *АВ на фиг.5. В то же время, если комбинация пакетов А и В, показанная на фиг.5, декодирована, результаты декодирования хранятся в буфере, 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации J) (этап 644). Если комбинация пакетов А и В не декодирована, передатчик получает запрос на передачу пакета С путем передачи сигнала АППЗ на этапе 624. После этого на этапе 626 декодер делает попытку декодирования только пакета С. Если эта операция проходит успешно, результаты декодирования сохраняются в буфере 450 на этапе 642, и схема переходит к обработке другой информации (например, информации J) на этапе 644.

В противном случае декодер пытается на этапе 628 декодировать комбинацию пакетов В и С, которая обозначена как *ВС на фиг.5. Если комбинация пакетов В и С успешно декодирована, результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации 3) (этап 644). Если эта комбинация не декодирована, комбинация пакетов В и С объединяется с пакетом А, как показано на фиг.5 обозначением *АВС, и на этапе 630 предпринимается попытка ее декодирования. Если комбинация пакетов А, В и С декодирована, результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации 0) (этап 644). В противном случае передатчик получает запрос на передачу пакета D путем передачи сигнала АППЗ на этапе 632. Затем декодер делает попытку декодирования только пакета D на этапе 634. В случае успеха результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации 0) (этап 644). В противном случае на этапе 636 декодер делает попытку декодировать комбинацию пакетов С и D, которая обозначена как *CD на фиг.5. Если комбинация пакетов С и D декодирована, приемник хранит результаты декодирования в буфере 450 (этап 642) и приступает к обработке другой информации (например, информации 3) (этап 644).

В противном случае приемник объединяет пакеты С и D с пакетом В, как показано знаком *BCD на фиг.5, и пытается декодировать эту комбинацию на этапе 638. При этом, если комбинация пакетов В, С и D декодирована успешно, результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642) и схема приступает к обработке другой информации (например, информации J) (этап 644). В противном случае приемник объединяет пакеты В, С и D с пакетом А, как показано обозначением *ABCD на фиг.5, и предпринимает попытку декодирования этой комбинации на этапе 640. Если комбинация пакетов А, В, С и D декодирована, результаты декодирования хранятся в буфере 450 (этап 642), и схема приступает к обработке другой информации (например, информации J) (этап 644). В противном случае процесс возвращается к этапу 614, и все операции повторяются до тех пор, пока не будут устранены все ошибки. При этом приемник хранит результаты декодирования в буфере 450 на этапе 642 и обрабатывает следующую информацию (например, информацию J, К,...) на этапе 644.

Как описано выше, настоящее изобретение имеет характеристики обоих типов АППЗ, как типа 1, так и типа 2, поэтому может быть обеспечена постоянная пропускная способность канала, содержащего ошибки пакетов; канала, содержащего случайные ошибки; и канала, где оба типа ошибок присутствуют одновременно. В канале, содержащем ошибки пакетов, эффективность устройства по настоящему изобретению практически та же или лучше, чем при реализации способа типа 1, и намного лучше, чем эффективность реализации способа типа 2. Что касается канала, содержащего случайные ошибки, то устройство, соответствующее настоящему изобретению, реализуется подобно способу типа 2 и дает практически те же результаты, что и при реализации способа типа 2, но намного лучше, чем при реализации способа типа 1.

Изобретение относится к устройству предотвращения ошибок при декодировании множества информационных пакетов, содержащему передатчик, включающий в себя буфер пакетов для формирования информационных пакетов первоначальной информации с использованием блока совместимого со скоростью передачи проколотого сверточного кода, а также приемник, включающий буфер, связанный с каналом передачи и предназначенный для хранения полученных информационных пакетов, полученных от передатчика, и декодер, предназначенный для декодирование одного или более информационных пакетов, сохраненных в буфере, причем в ответ на формирование ошибки при декодировании одного или более информационных пакетов декодер декодирует комбинацию информационных пакетов, в которых сформирована ошибка, и переданную первоначальную информацию получают из любого информационного пакета или из комбинации информационных пакетов, сохраненных в буфере, и в ответ на формирование ошибки при декодировании комбинации информационных пакетов буфер пересылает сообщение автоматической повторной передачи запроса и номера пакета по каналу передачи в передатчик, который передает другие информационные пакеты из множества информационных пакетов. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в улучшении восстановления данных и повышении пропускной способности канала в системах передачи. 6 ил.

Устройство для предотвращения возникновения ошибок при декодировании множества информационных пакетов, содержащее передатчик, включающий в себя буфер пакетов для формирования информационных пакетов первоначальной информации с использованием блока совместимого со скоростью передачи проколотого сверточного кода (ССППСК), а также приемник, включающий буфер, связанный с каналом передачи и предназначенный для хранения полученных информационных пакетов, полученных от передатчика, и декодер, предназначенный для декодирования одного или более информационных пакетов, сохраненных в буфере, причем в ответ на формирование ошибки при декодировании одного или более информационных пакетов декодер декодирует комбинацию информационных пакетов, в которых сформирована ошибка, и переданную первоначальную информацию получают из любого информационного пакета или из комбинации информационных пакетов, сохраненных в буфере, и в ответ на формирование ошибки при декодировании комбинации информационных пакетов буфер пересылает сообщение автоматической повторной передачи запроса и номера пакета в передатчик по каналу передачи, и передатчик передает другие информационные пакеты из множества информационных пакетов.