專利名稱：前向差錯校正的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及前向差錯校正，具體涉及但并不限于一種用于通信系統(tǒng)的改進(jìn)的前向差錯校正的方法。
通信系統(tǒng)需要應(yīng)用一些通信信道，這些信道都是不理想的帶寬有限的通路，信息要在其上傳送或傳輸。這些信道使得在單位時間內(nèi)可傳送的信息量受到限制，這種限制稱為“信道容量”。信道容量與信道的其它特性(諸如各種形式的噪聲干擾)一起按照統(tǒng)計概率將使得或?qū)е略谛诺郎蟼魉偷男畔⒅谐霈F(xiàn)差錯。這樣的后果在無線信道(諸如由無線電通信系統(tǒng)特別是無線電數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)使用的那些無線信道)上特別明顯。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人員長期以來業(yè)已承認(rèn)這種現(xiàn)象，并在不同程度上成功地開發(fā)出了應(yīng)付非理想信道的影響的一些方法。
這些方法之中的某些方法包括前向差錯校正(FEC)和后向差錯校正(BEC)。FEC包括諸如各種形式的編碼或冗余或在傳輸時信息復(fù)制之類的技術(shù)，以在信道上在通信期間或通信結(jié)果中不管是否發(fā)生差錯，都能保證恢復(fù)出正確的信息。與之相對照，BEC包括諸如自動傳輸重發(fā)請求(ARQ)或各種確認(rèn)協(xié)議之類的技術(shù)，以在發(fā)生差錯時能保證最終得到可應(yīng)用的正確信息。在任何情況下，所有的大多數(shù)形式的FEC，尤其是BEC都需要一部分信道容量，因而至少在理論上要損失一些本來可以通過信道傳輸?shù)男畔⒘?。顯然可以看出，現(xiàn)在需要一種前向差錯校正的方法，用以使信道容量的影響最小。
本發(fā)明是新穎的，其特征具體體現(xiàn)在所附的權(quán)利要求書中。但在這里，參照以下附圖閱讀下文的詳述將會充分地了解本發(fā)明及其優(yōu)點。


圖1示出適用于本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2示出適合用于圖1所示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端的方框圖。
圖3示出有利于安排來應(yīng)用本發(fā)明的實施例的一個示例數(shù)據(jù)幀。
圖4示出按照本發(fā)明優(yōu)選的方法實施例的流程圖。
總地說來，本發(fā)明涉及一種用以在一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中提供前向差錯校正的方法。該方法包括接收一個數(shù)據(jù)幀；其中含有一個或多個填充符號；檢測該數(shù)據(jù)幀中的差錯；用一個預(yù)定的符號代替該填充符號；確定差錯已校正的時間。在另一個實施例中，如果差錯未被校正，則可以請求一個傳輸重發(fā)，而當(dāng)差錯已經(jīng)校正時，便能放棄這樣的重發(fā)請求。檢測差錯的過程可包括計算循環(huán)冗余校驗(CRC)碼校驗的和值。在又一個實施例中，當(dāng)差錯未被校正時，可請求一個傳輸重發(fā)，而當(dāng)差錯已校正時，可確認(rèn)該數(shù)據(jù)幀。在這個實施例中，檢測差錯的過程包括計算或執(zhí)行第一奇偶校驗，以及計算循環(huán)冗全校驗(CRC)碼校驗的和值。
參照附圖閱讀詳細(xì)說明可以深入了解本發(fā)明，其中，圖1示出按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例工作的無線通信系統(tǒng)的方框圖。在圖1中，基站101通過一個信道103與帶有天線105的數(shù)據(jù)終端107相通信。雖然，圖中僅畫出一個基站、一個數(shù)據(jù)終端機(jī)和一個信道，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明可應(yīng)用于包括多個基站、多個數(shù)據(jù)終端或多個信道的較復(fù)雜的系統(tǒng)。信道103具有相關(guān)聯(lián)的射頻頻率，其上運載數(shù)據(jù)信息是調(diào)制的無線電波。
參看圖2，圖中與圖1相同的部件用相同的參考號來標(biāo)注，該圖中示出數(shù)據(jù)終端(107)的方框圖，它還耦合到天線105上。這里，天線105耦合到接收機(jī)201和發(fā)射機(jī)209上。接收機(jī)201與解碼器203耦合，解碼器203相耦合到校驗器205上?？刂破?07耦合到解碼器203、校驗器205和編碼器211，并對它們控制。編碼器211耦合到發(fā)射機(jī)209上。從總體運行來看，圖2的數(shù)據(jù)終端107調(diào)諧到信道103的射頻上，接收和解碼數(shù)據(jù)，以在校驗器205的輸出端210提供其輸出。另一種可替代的方案是，編碼器211輸入端212得到的數(shù)據(jù)被編碼，并耦合到發(fā)射機(jī)209，以信道103的射頻發(fā)送出去。圖2所示的功能單元眾所周知，讀者參閱題為“RPM405iRadio Packet Modem指定的68P04010C70”的摩托羅拉技術(shù)手冊可得到關(guān)于這些單元的進(jìn)一步細(xì)節(jié)信息。
參看圖3，該圖示出一個典型的數(shù)據(jù)幀，諸如是摩托羅拉的RDLAP(無線電數(shù)據(jù)鏈路訪問程序)中規(guī)定的數(shù)據(jù)幀，它可以包括一個頭標(biāo)301、數(shù)據(jù)部分303、填充部分304、305、……、311和CRC字段313。該數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)通常適用于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，有益于各種差錯校正協(xié)議，或管理與數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的額外開銷(overhead)。一般，數(shù)據(jù)包有固定長度，或可能是小量的固定長度中的一種。該幀結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)與通信系統(tǒng)通過信道103傳輸所應(yīng)用的協(xié)議有關(guān)。
頭標(biāo)301可含有目的地單元或始發(fā)單元(諸如數(shù)據(jù)終端107和基站101)的地址、控制和格式信息，(諸如幀的類型、幀序號以及幀內(nèi)的數(shù)據(jù)數(shù)目和填充符號)。數(shù)據(jù)部分303通常具有可變的長度，受數(shù)據(jù)幀的總體制約。填充符號304、305、……、311個數(shù)可變，跟隨在數(shù)據(jù)部分303后面，相應(yīng)于幀的制約，比數(shù)據(jù)部分303的長度或總量小些。所有填充符號都是預(yù)定的符號(諸如交替的1010二進(jìn)制碼型)，通常由協(xié)議來限定，并示為圖3的A(304、305)。因傳輸差錯而不正確地接收的不正確的填充符號310示為A’311。循環(huán)冗余校驗(CRC)字段313含有一個CRC碼，它是按照眾所周知的技術(shù)利用數(shù)據(jù)幀的頭標(biāo)301、數(shù)據(jù)部分303和填充部分來計算的。
在正常的系統(tǒng)操作的情況下，控制器207在接收機(jī)201與發(fā)射機(jī)209之間作仲裁，根據(jù)協(xié)議的要求，使它們交替地分別實現(xiàn)接收或發(fā)射的通信功能。當(dāng)接收機(jī)201起作用或接收時，由天線105拾取無線電波傳送給接收機(jī)201，解調(diào)成為數(shù)據(jù)符號。將該符號傳送給解碼器203執(zhí)行FEC解碼，去掉任何其它的冗余，并在差錯編碼的界限內(nèi)校正，以傳輸差錯。解碼器203的輸出即圖3的數(shù)據(jù)幀傳送到校驗器205。這樣，接收機(jī)201與解碼器203一起工作，以接收含有一個或多個填充符號的數(shù)據(jù)幀。校驗器205計算第一奇偶校驗(例如CRC碼)，將它與一個期望的奇偶校驗(例如含在CRC字段313內(nèi)的CRC碼)相比較，以確定該幀是否含有任何附加的、未校正的差錯。如果該幀無差錯，則可接收并傳送到輸出端210，以作進(jìn)一步處理。如果第一奇偶校驗指出該數(shù)據(jù)幀含有差錯，則控制器207令校驗器205作進(jìn)一步差錯校正的嘗試，這將在下文詳細(xì)說明。
綜上所述，任何推測的不正確的填充符號(諸如符號A’310)用預(yù)定的符號(這里是A)來取代，以提供一個修正的數(shù)據(jù)幀。然后，校驗器205執(zhí)行第二奇偶校驗(例如修正的數(shù)據(jù)幀中的第二CRC校驗)。接著校驗器205通過將第二CRC校驗與接收的在CRC字段313內(nèi)包含的CRC碼相比較，確定何時第二奇偶校驗具體是CRC校驗指明在該修正數(shù)據(jù)幀中的差錯。如果該修正數(shù)據(jù)幀不含任何差錯，則它被接受并通過，以作進(jìn)一步處理。如果修正數(shù)據(jù)幀仍發(fā)現(xiàn)含有未被校正的差錯，則拒斥該數(shù)據(jù)幀。控制器207產(chǎn)生一個“再傳輸”請求，并傳送到編碼器211。
參看圖4，該圖示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種改進(jìn)的用以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中前向差錯校正方法的流程圖。其差錯校正在步驟401開始。在步驟401，初始接收一個完全的數(shù)據(jù)幀，它含有一個或多個填充符號。然后，在步驟403，檢測該數(shù)據(jù)幀內(nèi)的差錯。優(yōu)選實施例中，步驟403是通過執(zhí)行全部前向差錯校正(如果在協(xié)議中固有的話)在步驟405完成的。在步驟405對于采用具體的FEC技術(shù)校正盡量多的傳輸差錯。在步驟407最好通過計算循環(huán)冗余碼來對該數(shù)據(jù)幀執(zhí)行第一奇偶校驗；在步驟409，將計算得的CRC與數(shù)據(jù)幀中CRC字段313內(nèi)的CRC碼相比較，以確定該計算得的CRC何時有效或是否有效。
如果CRC字段311內(nèi)的CRC碼等于計算得到的CRC，則數(shù)據(jù)幀中不含傳輸差錯，程序前進(jìn)到步驟425。否則，認(rèn)為數(shù)據(jù)幀含有一個或多個未校正的傳輸差錯，程序前進(jìn)到步驟411，檢查數(shù)據(jù)幀，以確定填充符號(具體地說是或然的填充符號)的位置。幀頭標(biāo)301可提供這個信息，或是幀內(nèi)容的檢查，亦即找出例如后面跟隨著與符號A’310不一樣的預(yù)定的填充符號A305便能顯露出或然的填充符號的位置。
在確定填充符號的位置之后，在步驟413，用代表一個填充符號的預(yù)定符號代替該填充符號或該填充符號的或然位置的內(nèi)容，以提供一個修正的數(shù)據(jù)幀。然后，步驟415執(zhí)行確定該修正的數(shù)據(jù)據(jù)幀中的差錯何時或是否已被校正。在步驟415中，開始在步驟417最好通過重新計算循環(huán)冗余校驗碼來執(zhí)行該修正的數(shù)據(jù)幀的第二奇偶校驗。然后，在步驟419將此CRC與CRC字段313中的CRC相比較，以確定何時或是否該CRC有效。當(dāng)該CRC無效時，第二奇偶校驗指明修正的數(shù)據(jù)幀中有差錯，從而認(rèn)為原來的和修正的數(shù)據(jù)幀無效，程序前進(jìn)到步驟421。否則，當(dāng)?shù)诙媾夹ｒ炛该魉胁铄e已經(jīng)校正時，便認(rèn)定修正的數(shù)據(jù)幀有效，程序前進(jìn)到步驟425。
在步驟421，發(fā)送一個自動重發(fā)請求(ARQ)。這是對基站101的一個指示，它指明由數(shù)據(jù)終端107接收的數(shù)據(jù)幀不正確并且基站101應(yīng)重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。然后，在步驟423舍棄該無效的數(shù)據(jù)幀并在步驟401接收重新發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。另一方面，如果在步驟409所指示的原來的數(shù)據(jù)幀，或如果步驟419所指示的修正的數(shù)據(jù)幀中無差錯，則在步驟425分析該有關(guān)的數(shù)據(jù)幀，取出包標(biāo)內(nèi)容諸如幀序號、格式信息和各個協(xié)議成分。在步驟207，對所有這樣的成分或參數(shù)被檢查其有效性。對于并不符合傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，程序前進(jìn)到步驟421，而對于通過協(xié)議有效性檢查的那些數(shù)據(jù)幀，該程序前進(jìn)到步驟429。
在步驟429，可由數(shù)據(jù)終端107向基站101發(fā)送一個可任選的數(shù)據(jù)幀確認(rèn)(ACK)，并在步驟431接受該相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀為有效的數(shù)據(jù)幀。按這種方式，只當(dāng)?shù)诙媾夹ｒ炛该饔胁铄e時，才發(fā)生傳輸重發(fā)的請求。否則，當(dāng)?shù)诙媾夹ｒ炍粗该髟谛拚臄?shù)據(jù)幀中有差錯時，不發(fā)這樣的請求，從而對于平常用于校正錯誤接收的填充符號的信道容量可在一定程度上有益地減小。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這里揭示的裝置和方法提供出一種實現(xiàn)改進(jìn)的前向差錯校正的方法，它不需使用寶貴的信道容量也不必增加數(shù)據(jù)傳輸延時。這種有創(chuàng)造性的方法可有益地用在無線分組數(shù)據(jù)或者其它的通信裝置或系統(tǒng)中，來提供前向差錯校正。為此，本發(fā)明通過提供一種不使用附加信道容量的示例性前向誤差錯正形式，來滿足無線數(shù)據(jù)通信的長遠(yuǎn)需求。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然知道，這里公開的發(fā)明可在很多方面改動，可采用許多種不同于上面具體地給出和說明了的優(yōu)選形式的實施例，因此，所附的權(quán)利書意在覆蓋對本發(fā)明的所有改動，它們都包羅在本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以在具有差錯校正的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中使用的改進(jìn)的前向差錯校正的方法，其特征在于包括以下步驟接收一個數(shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀中含有一個填充符號；檢測所述的數(shù)據(jù)幀中的差錯；用一個預(yù)定符號代替所述填充符號；確定所述差錯何時已被校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括以下步驟當(dāng)所述的差錯未被校正時請求一個傳輸重發(fā)，當(dāng)所述差錯已被校正時放棄所述的傳輸重發(fā)請求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的檢測差錯包括執(zhí)行第一奇偶校驗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述的檢測差錯還包括計算循環(huán)冗余校驗(CRC)碼校驗之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括以下步驟當(dāng)所述差錯未被校正時請求一個傳輸重發(fā)；當(dāng)所述差錯已被校正時確認(rèn)所述數(shù)據(jù)幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述的檢測差錯包括執(zhí)行第一奇偶校驗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，所述的檢測差錯還包括計算循環(huán)冗余校驗(CRC)碼校驗之和。
8.一種用以在具有差錯校正的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中使用的、改進(jìn)的前向差錯校正的方法，其特征在于，包括以下步驟接收一個數(shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀中含有一個填充符號；在所述數(shù)據(jù)幀中執(zhí)行第一奇偶校驗；當(dāng)所述第一奇偶校驗指明所述數(shù)據(jù)幀中有差錯時，用一個預(yù)定符號取代所述填充符號，以提供一個修正的數(shù)據(jù)幀；對所述修正的數(shù)據(jù)幀執(zhí)行第二奇偶校驗；確定所述第二奇偶校驗何時指明所述修正的數(shù)據(jù)幀中有差錯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，還包括以下步驟在所述的第二奇偶校驗指明有差錯時請求一個傳輸重發(fā)，而在所述的第二奇偶校驗未指明在所述的修正的數(shù)據(jù)幀有差錯時放棄上述的傳輸重發(fā)請求。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述第一奇偶校驗包括計算循環(huán)冗余校驗(CRC)碼校驗之和。
全文摘要
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中一種改進(jìn)的前向差錯校正方法包括以下步驟接收一個含有填充符號的數(shù)據(jù)幀(401)，檢測數(shù)據(jù)幀中的差錯(403)，用預(yù)定符號取代該填充符號(413)，確定何時差錯已校正(415)。檢測(403)差錯包括執(zhí)行第一奇偶校驗(407)，最好是CRC計算，這在取代填充符號后的第二次檢測中重復(fù)進(jìn)行，以確定差錯何時已校正。當(dāng)取代填充符號后校正差錯時，可以放棄自動重發(fā)請求(ARQ)，從而能節(jié)省信道容量。
文檔編號H04L1/18GK1126011SQ95190220
公開日1996年7月3日 申請日期1995年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月28日
發(fā)明者皮埃爾·杜邦 申請人:摩托羅拉公司