專利名稱：保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個至少包含一個源實體和一個目標(biāo)實體的系統(tǒng)，所述源實體被用于向所述目標(biāo)實體發(fā)送數(shù)據(jù)包和糾錯包。
本發(fā)明也涉及一個用來傳送數(shù)據(jù)包和糾錯包的傳送裝置，和一個用來接收數(shù)據(jù)包和糾錯包的接收裝置，并且至少包含數(shù)據(jù)包丟失檢測裝置和數(shù)據(jù)包恢復(fù)裝置。
本發(fā)明還涉及一種保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法，一種恢復(fù)丟失數(shù)據(jù)包的方法以及包含有用來實現(xiàn)所述方法的指令的計算機程序。
本發(fā)明最后涉及一個糾錯包流。
本發(fā)明在包傳送領(lǐng)域具有重要的作用。例如，應(yīng)用于因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送，尤其是應(yīng)用于基于無線存取網(wǎng)絡(luò)的因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送。
背景技術(shù)：
由IETF(國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)發(fā)布的文件“請求評注2733”中闡述了一種稱為FEC(向前錯誤校正)的防差錯機制的實例。FEC機制要求向被傳送的數(shù)據(jù)中添加冗余碼。這個冗余碼在糾錯包(也稱FEC包)中被傳送。冗余碼允許重建在傳輸過程中丟失的包。在RFC2733中，F(xiàn)EC包是通過對不同數(shù)據(jù)包進行異或運算而生成的。對FEC包的不同的生成方法在RFC2733的第4節(jié)中做了推薦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提出另一種機制，當(dāng)差錯預(yù)期會影響不同的連續(xù)包時，這種機制特別有效。因為無線電聯(lián)絡(luò)的質(zhì)量低劣，這在無線傳輸情況下是尤為顯著的。
這個目的通過一個根據(jù)本發(fā)明的一個系統(tǒng)來實現(xiàn)，并且如開頭章節(jié)所述因為S個糾錯包Y0，---Ys-1被生成用于N個數(shù)據(jù)包X0，…，XN-1，其中糾錯包Yi(這里i是一個0和S-1之間的自然數(shù))是依據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xi+js而生成的，這里j＝0，…，N/S-1。
本發(fā)明提出的這個機制在被恢復(fù)的兩組包之間的間隔大于N的情況下，允許恢復(fù)(或重建)最多到S個連續(xù)包。
一個根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置包含用來根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xi+js(j＝0，…，N/S-1)生成一個糾錯包Yi(這里i是一個介于0和S-1之間的自然數(shù))的裝置，和用來傳送用于N個數(shù)據(jù)包X0，…，XN-1的S個糾錯包Y0，---Ys-1的裝置。
為了恢復(fù)一個數(shù)據(jù)包Xk，其中k＝i+ps(這里i，P和S都是自然數(shù))，一個依據(jù)本發(fā)明的接收裝置利用N/S-1個數(shù)據(jù)包Xi+js，其中j＝0，…，N/S-1并且j≠p，和一個關(guān)于N/S個數(shù)據(jù)包Xi+js(j＝0，…，N/S-1)的函數(shù)的糾錯包Yi。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述數(shù)據(jù)包在一端，而所述糾錯包在另一端，形成二個分開的包流，它們在被產(chǎn)生并可能在被接收過程中都是彼此分開的。這個實施例允許接收裝置只接收數(shù)據(jù)包流，或者數(shù)據(jù)包流和糾錯包流，這取決于是否接收裝置能夠使用或不能使用糾錯包流或者是否接收裝置需要或不需要接收這個流。
依照本發(fā)明一個糾錯包流包含包Yi，這是關(guān)于N/S個數(shù)據(jù)包Xi+js(j＝0，…，N/S-1)的一個組合，這里i、N、S和N/S都是自然數(shù)。
參考下面所描述的實施例，關(guān)于本發(fā)明的這些及其他方面借助于非特定的實施例是顯而易見的，并將加以闡明。


附圖中圖1是一個依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實例的示意圖；圖2是一個IP/UDP/RTP/數(shù)據(jù)報示意圖；圖3是一個描述一個根據(jù)本發(fā)明的傳送裝置工作過程的實例的示意圖；圖4是一個描述一個根據(jù)本發(fā)明的接收裝置工作過程的實例的示意圖。
實施例說明圖1借助實例顯示了一個根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，它包含一個源實體和一個目標(biāo)實體。在這個實施例中源實體是一個傳送裝置10，而目標(biāo)實體是一個接收裝置20。傳送裝置10和接收裝置20通過傳送信道30被連接到一起，這個信道包含例如一個無線信道。在上述實例中，其傳輸協(xié)議采用的是RTP到UDP到IP方法。這是不受限制的。RTP(實時傳輸協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)分別是IETF在RFC1889和0768中定義的傳輸層協(xié)議。IP協(xié)議(因特網(wǎng)協(xié)議)是由IFTF通過RFC0791定義版本4及通過RFC1883定義版本6的一種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。下面將只對有助于理解本發(fā)明的部分加以說明。因為更多的細(xì)節(jié)評注在上述的RFC中已經(jīng)做了說明。
圖2表示了一個IP數(shù)據(jù)報，它本身包含一個UDP數(shù)據(jù)報，而UDP數(shù)據(jù)報本身又含有一個RTP包。
根據(jù)圖2，一個IP數(shù)據(jù)報包50含一個頭部IP-H和一個數(shù)據(jù)段IP-D。數(shù)據(jù)段IP-D含有一個UDP數(shù)據(jù)報52。UDP數(shù)據(jù)報52含有一個頭部UDP-H和一個數(shù)據(jù)段UDP-D。數(shù)據(jù)段UDP-D含有一個被稱為54的RTP包。這個RTP包54含有一個頭部RTP-H和一個數(shù)據(jù)段RTP-D。
當(dāng)RTP包是一個數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)段RTP-D包含有用數(shù)據(jù)，例如由一個視頻MPEG-4編碼器發(fā)出的編碼數(shù)據(jù)。當(dāng)RTP包是一個糾錯包時，數(shù)據(jù)段RTP-D包含糾錯碼。
RTP包的頭部RTP-H特別地包含一個類型段表示為PT，它指出包含在數(shù)據(jù)段RTP-D中的數(shù)據(jù)的類型，以及一個順序號字段表示為SQ，這個順序號字段SQ在每送出一個RTP包后遞增1，以便允許接收裝置檢測丟失的一個包。
UDP數(shù)據(jù)報的頭部UDP-H尤特別地包含一個目標(biāo)段DF，它指出了UDP數(shù)據(jù)報的目的地。
IETF的RFC2773闡述了糾錯包FEC的數(shù)據(jù)段RTP-D的格式。根據(jù)RFC2773的一個FEC包的數(shù)據(jù)字段RTP-D包括一個頭部FEC，用FEC-H表示，隨后是一個FEC數(shù)據(jù)段，用FEC-D表示。頭部FEC-H包含一個段SN和一個段MASK。段SN指出由這個FEC包保護的數(shù)據(jù)包的基本順序號M。段MASK是一個24比特段。當(dāng)段MASK中的一個比特i被置為“1”，這表明具有順序是m+i(模65536)的數(shù)據(jù)包是由這個FEC包所保護的。圖3是一個說明傳送裝置10的工作過程的示意圖。根據(jù)圖3一個編碼模塊60將已編碼數(shù)據(jù)發(fā)送到一個封包模塊62。封包模塊62送出RTP數(shù)據(jù)包Xp(p為自然數(shù))。這個數(shù)據(jù)包Xp一方面被送到一個糾錯包生成模塊64，并且同時被送到一個傳送模塊66。糾錯包生成模塊64產(chǎn)生用于N個數(shù)據(jù)包Xp，…，Xp+N-1的S個糾錯包Yp，q，其中q＝0，…，S-1。根據(jù)本發(fā)明每個糾錯包Yp，q是根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xp+q+js產(chǎn)生的，其中j＝0，…，S-1。
然后糾錯包Yp，q被送到傳送模塊66，這個傳送模塊66把RTP包封裝到UDP數(shù)據(jù)報中，UDP數(shù)據(jù)根本身又被封裝到IP數(shù)據(jù)報中，并傳送由此得到的數(shù)據(jù)報。
在一種有利的方式中，傳送模塊66發(fā)送出兩個分開的流，一個流70用于數(shù)據(jù)包而另一個流80用于糾錯包。在實際中這兩個流對應(yīng)于兩個不同的RTP會話期，這就是說對應(yīng)于UDP數(shù)據(jù)報中兩個不同的目標(biāo)部分DF。
當(dāng)數(shù)據(jù)包和糾錯包組成一個信號流被在一個信號會話周期中傳送時，糾錯包必須在與之相關(guān)的N個數(shù)據(jù)包之后被傳送，以便有效地去校正S個連續(xù)丟失的包。在這種情況下，類型段PT被有效地用于從糾錯包中鑒別數(shù)據(jù)包。
圖4是描述接收裝置20的工作過程的示意圖。如圖4，接收模塊110接收流70和80，并將數(shù)據(jù)包X′p和糾錯包Y′p、q發(fā)送出去。一個檢測模塊120校驗包含在數(shù)據(jù)包頭部的順序號SQ，以便檢測出可能的丟失數(shù)據(jù)包。然后數(shù)據(jù)包被送到一個用來重建流的模塊125，當(dāng)檢測模塊120檢測到一個數(shù)據(jù)包X′m(m＝i+ks＝aN+b，其中i，k，a和b都是自然數(shù))被丟失了，一個恢復(fù)模塊140根據(jù)N/S-1個數(shù)據(jù)包X′i+js，其中j＝0，…，N/S-1且j≠k，并根據(jù)糾錯包Y′a，i(糾錯包Y′a，i頭部的段SN和段MASK指出所使用的數(shù)據(jù)包)執(zhí)行數(shù)據(jù)包的恢復(fù)操作過程。如果數(shù)據(jù)包X′i+jS(j＝0，…，N/S-1且j≠k)和糾錯包Y′a，i被正確地接收到，這些恢復(fù)操作會取得成功。在這種情況下q，恢復(fù)后的包是被傳送到流重建模塊125。流重建模塊125通過向從模塊120來的數(shù)據(jù)包流中插入由模塊140重建的數(shù)據(jù)包來重建一個數(shù)據(jù)包流。然后，重建后的流被發(fā)送到應(yīng)用模塊130(在本例中是一個MPEG-4解碼器)。另一方面，如果一個或多個數(shù)據(jù)包X′i+jS，(j＝0，…，N/S-1且j≠k)或者如果糾錯包Y′a，i沒有被正確地接收到，則丟失的數(shù)據(jù)包X′m不能被恢復(fù)。
最后，恢復(fù)模塊140在丟失包的各分組之間的間隔大于N時能夠最多恢復(fù)S個連續(xù)包(顯然只有分組中間的包可能被丟失，實際上當(dāng)丟失包的分組之間的間隔大于N時恢復(fù)模塊140能夠恢復(fù)任何號碼低于或等于S的連續(xù)或不連續(xù)的包)。自然數(shù)S和N是這樣確定的，它們是關(guān)于可能丟失的連續(xù)包的順序號、兩個丟失包的分組之間的假定距離和要求保護比率(調(diào)整保護比率，N可能減少或增大)的一個函數(shù)。
在一般方式中，當(dāng)S個糾錯包被添加到N個數(shù)據(jù)包中，被傳送的包的數(shù)量增加了(S/N)％。
現(xiàn)在將舉在一種特定情況下一個生成糾錯包的例子和一個恢復(fù)丟失的包的例子，以便舉例說明剛才所闡述的問題。在這個例子中，N被選擇為24且S為3。令X0，X2，---X23為24個連續(xù)的數(shù)據(jù)包，對應(yīng)于這24個數(shù)據(jù)包的糾錯包是用下面的方法獲得的3個包Y0，0，Y0，1和Y0，2Y0，0＝X0X3X6X9X12X15X18X21Y0，1＝X1X4X7X10X13X16X19X22Y0，2＝X2X5X8X11X14X17X20X23例如，如果一個或最多3個連續(xù)包X6、X7和X8丟失包X6將根據(jù)數(shù)據(jù)包X0、X3、X9、X12、X15、X18和X21并根據(jù)糾錯包Y0，0加以恢復(fù)；包X7將根據(jù)數(shù)據(jù)包X1、X4、X10、X13、X16、X19和X22并根據(jù)糾錯包Y0，1加以恢復(fù)；包X8將根據(jù)數(shù)據(jù)包X2、X5、X11、X14、X17、X20和X23并根據(jù)糾錯包Y0，2加以恢復(fù)；在這個特定情況下，因為FEC保護機制所增加的傳輸包的數(shù)量是12.5％。
數(shù)N可以高于24，盡管段MASK只包含24比特。借助實例，N可能被選擇為25且S選擇為5。在這種情況下，5個糾錯包Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3和Y0，4根據(jù)25個數(shù)據(jù)包X0，X2，---X24而生成的Y0，0＝X0X5X10X15X20Y0，1＝X1X6X11X16X21Y0，2＝X2X7X12X17X22Y0，3＝X3X8X13X18X23Y0，4＝X4X9X14X19X24在這種情況下糾錯包Y0，0和Y0，4段SN不包含相同的基本順序號包Y0，0的字段SN包含包X0的順序號；包Y0，4的段SN包含包X4的順序號。
本發(fā)明并不局限于剛剛借助實例所闡述的實施例，要重要的是它并不局限于使用“異或”操作來產(chǎn)生糾錯包。它適用于任何類型的糾錯碼，特別是卷積碼或分組碼。
它可能利用UDP/IP以外的另一種包傳輸層。例如，當(dāng)傳送發(fā)生在與藍牙標(biāo)準(zhǔn)一致時，所使用的傳輸層是L2CAP。本發(fā)明也不局限于使用RTP協(xié)議。
一個編碼模塊的存在不是強制性的。非編碼數(shù)據(jù)也能夠被保護，例如文本。
在上述實施例中，糾錯包適用于全部的數(shù)據(jù)包，但本發(fā)明也能夠被用于一個多重保護機制，例如2000年11月15日IETF發(fā)布的文件“用于具有非平均層次保護的一般FEC的RTP運載格式”中所描述的。在這種情況下糾錯包只適用于每個數(shù)據(jù)包的一部分，而不是整個包。用來計算一個糾錯包的部分的長度可以是與一個關(guān)于包含在數(shù)據(jù)包中的被保護重要數(shù)據(jù)的函數(shù)成比例改變的。
最后，本發(fā)明已經(jīng)在一種兩個遠(yuǎn)距離裝置之間進行無線通信狀況下加以闡述。但是本發(fā)明也適用于一個由一種數(shù)據(jù)裝載介質(zhì)形成的源實體和一個由用來在所述介質(zhì)上讀出一個被存儲的內(nèi)容的讀取裝置組成的目的實體。在這種情況下，差錯不是由傳送信道引起的，而是由讀操作本身所引起的。
權(quán)利要求
1.一個包括至少一個源實體和一個目標(biāo)實體的系統(tǒng)，所述源實體被用于向所述目標(biāo)實體發(fā)送數(shù)據(jù)包和糾錯包，其特征在于，生成用于N個數(shù)據(jù)包X0，…，XN-1的S個糾錯包Y0，…，YS-1，而一個糾錯包Yi(其中i是一個介于0和S-1之間的自然數(shù))是根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS而產(chǎn)生的，其中j＝0，…，N/S-1。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)包在一端，而所述糾錯包在另一端，形成兩個分開的包流，它們被彼此分開地產(chǎn)生且可以被彼此分開地獲得。
3.一個用于傳送數(shù)據(jù)包和糾錯包的傳送裝置，其特征在于，它包括根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1)產(chǎn)生一個糾錯包Yi(其中i是一個介于0和S-1之間的自然數(shù))的裝置，以及用來傳送用于N個數(shù)據(jù)包X0，…，XN-1的S個糾錯包Y0，…，YS-1的裝置。
4.如權(quán)利要求3中所述的傳送裝置，其特征在于，它包括用來形成彼此分開的一個數(shù)據(jù)包流和一個糾錯包流的裝置，所述的流將被彼此分開地傳輸。
5.一個用于數(shù)據(jù)包和糾錯包的接收裝置，至少包括數(shù)據(jù)包丟失檢測裝置和數(shù)據(jù)包恢復(fù)裝置，其特征在于，為了恢復(fù)一個數(shù)據(jù)包Xk，k＝i+pS(其中i，p和S是自然數(shù))，所述恢復(fù)裝置使用是關(guān)于N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，...，N/S-1)的一個函數(shù)的一個糾錯包Yi和N/S-1個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1且j≠p)。
6.一種保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法，包括根據(jù)所述數(shù)據(jù)包產(chǎn)生糾錯包的步驟，和發(fā)送所述糾錯包的步驟，其特征在于，產(chǎn)生糾錯包的所述步驟包括根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1)產(chǎn)生一個糾錯包Yi(其中i是一個介于0和S-1之間的自然數(shù))的過程，而所述發(fā)送糾錯包的步驟包括發(fā)送用于N個數(shù)據(jù)包X0，…，XN-1的S個糾錯包Y0，…，YS-1的過程。
7.如權(quán)利要求6中的保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法，其特征在于，它包括一個生成彼此分開的一個數(shù)據(jù)包流和一個糾錯包流的步驟，所述的流將被彼此分開地發(fā)送。
8.一個計算機程序包含用來實現(xiàn)如權(quán)利要求6或7之一所要求的保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法的計算機指令。
9.一種根據(jù)數(shù)據(jù)包和糾錯包恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包的方法，其特征在于，它利用一個是關(guān)于N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1)的一個函數(shù)的糾錯包Yi，以及N/S-1個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1且j≠p)來恢復(fù)一個數(shù)據(jù)包Xk，k＝i+pS(其中i，p和S是自然數(shù))。
10.一個計算機程序包含用來實現(xiàn)如權(quán)利要求9所要求的恢復(fù)數(shù)據(jù)包的方法的計算機指令。
11.糾錯包流中的包Yi是關(guān)于N/S個數(shù)據(jù)包Xi+jS(j＝0，…，N/S-1)的一種組合，i，N，S和N/S為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種保護數(shù)據(jù)包以防差錯的方法,這種方法包括產(chǎn)生用于N個數(shù)據(jù)包的S個糾錯包,一個糾錯包Yi(其中i是一個介于0和S－1之間的自然數(shù))將根據(jù)N/S個數(shù)據(jù)包X
文檔編號H03M13/00GK1380780SQ0211807
公開日2002年11月20日 申請日期2002年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
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