專利名稱：一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法。
當需要傳輸一個大文件時，一般情況下不可能將這個大文件作為一個數(shù)據(jù)包向外傳輸，通常做法是將這個大文件拆成幾個小的數(shù)據(jù)塊、對該數(shù)據(jù)塊編碼、通過某單向廣播傳輸信道對外傳輸。在接收過程中，若一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生誤碼，則需要對該數(shù)據(jù)塊糾錯、拼接、還原到原始文件。若某時刻突發(fā)一個強烈的干擾，導致其中一個數(shù)據(jù)塊被破壞的內(nèi)容較多而無法糾正，那么這個文件就無法正確還原，只好等待下一輪的該文件的數(shù)據(jù)塊糾錯、拼接、還原全過程。在信號差的情況下，可能需要2～3次循環(huán)才能接收到正確的文件。
在單向廣播傳輸信道中，常用的對拆分后的數(shù)據(jù)塊糾錯的方法有1、漢明(8，4)編碼一個字節(jié)，4比特有效數(shù)據(jù)，4比特冗余保護數(shù)據(jù)。該方法可以在一個比特發(fā)生錯誤的情況下正確糾錯，運算速度快。其缺點是有2個以上比特發(fā)生錯誤，就會造成誤判。每次只能保護4個比特的數(shù)據(jù)位，在發(fā)生突發(fā)干擾的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯的效果。
2、格雷(23，12)編碼23比特，一般對齊為3個字節(jié)。12比特有效數(shù)據(jù)位，11比特為冗余保護數(shù)據(jù)。該方法最多能夠同時糾錯2個比特，能夠正確指示3個比特以上的錯誤。該方法運算速度較快，但比漢明(8，4)編碼慢。其缺點是每次只能保護12比特，在發(fā)生突發(fā)干擾的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯的效果。
3、BCH編碼、RS編碼、Turbo編碼該類編碼，編碼效率高，糾錯能力強，但是運算量隨碼長的增加而急劇增加。該類編碼適合于小數(shù)據(jù)塊的保護，而且一般只糾正其中的數(shù)個或數(shù)十個字節(jié)。其運算量巨大，在發(fā)生突發(fā)干擾的時間相對長的情況下，不能產(chǎn)生前向糾錯的效果。
4、多次重復播出，覆蓋接收方法有的單向廣播傳輸信道在對外傳輸中，采用連續(xù)傳輸兩遍的方法來修補被丟棄數(shù)據(jù)塊，即循環(huán)播傳輸出方式，基本上可歸納為兩種一種是大循環(huán)傳輸，如ABCABC；另一種是連續(xù)循環(huán)傳輸兩遍，如AABBCC。這種循環(huán)傳輸?shù)姆椒?，可能實現(xiàn)丟棄數(shù)據(jù)塊的修補。但其信道利用率低，而且多遍修補也不一定能夠成功修補。
總的來說，現(xiàn)有的糾錯方法，是在一個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的糾錯，只能對較小數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)塊提供了保護。為了能夠修補被丟棄了的數(shù)據(jù)塊，采用重復傳輸?shù)姆椒?，雖然重復傳輸?shù)姆椒ㄓ锌赡苄扪a丟棄的數(shù)據(jù)塊，但需要較長的時間，而且需要占用帶寬，這降低帶寬的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種可對字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)進行糾錯、運算量小、冗余數(shù)據(jù)量小和信道利用率高的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法。
本發(fā)明的技術解決方案是一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特殊之處在于該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個數(shù)據(jù)塊，計算每個數(shù)據(jù)塊的校驗和；200)將該多個數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)塊的異或運算，計算保護數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標識。
500)若有數(shù)據(jù)錯誤，統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)，若只有一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，且接收到保護數(shù)據(jù)塊，進行數(shù)據(jù)塊的糾錯還原。
600)若無數(shù)據(jù)錯誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
上述步驟100)中當原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時，用多個保護數(shù)據(jù)塊來分段保護，此時每個分段數(shù)據(jù)就相當于一個獨立的待播出的數(shù)據(jù)，將該分段數(shù)據(jù)拆分成多個數(shù)據(jù)塊，再計算每個數(shù)據(jù)塊的校驗和。
上述步驟200)中保護數(shù)據(jù)塊按公式P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進行異或運算；同時對保護數(shù)據(jù)塊本身進行編碼。
上述步驟300)中發(fā)送數(shù)據(jù)塊時，先發(fā)送保護數(shù)據(jù)塊，再發(fā)送原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。
上述步驟100)中在對數(shù)據(jù)塊進行編碼時，添加一個字段，用于標記播出輪次或編碼時間。
在突發(fā)強干擾的環(huán)境中，容易導致某一個數(shù)據(jù)塊整體丟棄而其他數(shù)據(jù)塊正確接收的情況，若不能將該丟失的數(shù)據(jù)塊“找”回來，就意味此次傳輸無效。應用本發(fā)明就可將被丟棄的某一個數(shù)據(jù)塊“找”回來，從而實現(xiàn)一次循環(huán)就能完整、正確地接收整個文件。因此本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明是一個數(shù)據(jù)塊級的數(shù)據(jù)保護編碼，可以對字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)提供保護。
2、本發(fā)明運算量小。本發(fā)明采用異或操作，不會因數(shù)據(jù)保護長度增加而急劇增加，編、解碼運算量小。
3、本發(fā)明冗余數(shù)據(jù)量小，信道利用率高。本發(fā)明在n個有效數(shù)據(jù)塊后，才使用一個保護數(shù)據(jù)塊，編碼效率高，解決有些編碼效率低的缺點。
4、本發(fā)明在丟失數(shù)據(jù)塊的情況下，讓一個播出循環(huán)就能夠成功接收成為可能，不用像“多次重復播出，覆蓋接收方法”那樣，可以縮短接收時間，同時提供信道利用率。
5、本發(fā)明還可提高單向廣播文件傳輸、接收性能，降低對信道的要求，同時還可以降低文件傳輸?shù)难h(huán)次數(shù)，節(jié)約帶寬，提高帶寬的利用率。
300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標識。
500)若有數(shù)據(jù)錯誤，統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)，若只有一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，且接收到保護數(shù)據(jù)塊，進行數(shù)據(jù)塊的糾錯還原。
600)若無數(shù)據(jù)錯誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
參見圖2，本發(fā)明方法詳細流程說明如下100)把待播出的數(shù)據(jù)，按Y字節(jié)拆分成n個數(shù)據(jù)塊，其中n＝(X+Y-1)/Y，對數(shù)據(jù)塊進行編碼，標識每個數(shù)據(jù)塊(在文件中)的偏移，計算該數(shù)據(jù)塊的校驗和。以Y＝1024字節(jié)為佳，以便于計算。數(shù)據(jù)塊的校驗和可以采用多種算法，只要能夠判斷數(shù)據(jù)塊是否發(fā)生錯誤即可，此處推薦使用32位CRC校驗，即循環(huán)冗余碼校驗。在對數(shù)據(jù)塊編碼時，可添加一個字段，用于標記播出輪次或編碼時間，便于接收端判斷一個文件是否播出完成。對于最后一個數(shù)據(jù)塊，即第n數(shù)據(jù)塊，其有效字節(jié)數(shù)據(jù)為r＝X除以Y的余數(shù)，若r等于0，標識該數(shù)據(jù)塊正好為Y字節(jié)，r應該等于Y；若r不等于Y，則剩余的Y-r字節(jié)填成數(shù)字0。
200)保護數(shù)據(jù)塊按P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進行異或運算；保護數(shù)據(jù)塊本身也要進行編碼，一方面讓接收端能夠判斷該保護塊的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確，另一方面讓接收端能夠區(qū)分保護數(shù)據(jù)塊與其他數(shù)據(jù)塊。此處符號“”表示數(shù)據(jù)塊的異或操作，數(shù)據(jù)塊的異或操作，是指兩個數(shù)據(jù)塊對應字節(jié)進行異或操作，如，將第m個數(shù)據(jù)塊的第1字節(jié)A1與第m+1字節(jié)的第1字節(jié)B1進行異或運算，得到結果C1，同理A2與B2運算得到C2。
300)發(fā)送n個數(shù)據(jù)塊和保護數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容。以先發(fā)送保護數(shù)據(jù)塊內(nèi)容為佳，這樣便于程序設計，在接收時不會因為保護數(shù)據(jù)塊是否已經(jīng)接收而進行等待。先傳輸保護塊P0，然后傳輸原始數(shù)據(jù)塊S1，S2，…Sn-1，Sn。
400)接收數(shù)據(jù)塊，計算各數(shù)據(jù)塊的校驗和，并與播出端計算的校驗和進行比較，確定數(shù)據(jù)塊是否正確接收。播出端計算的校驗和隨數(shù)據(jù)一起發(fā)送到客戶端。若一個數(shù)據(jù)塊不正確，則將對應的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用數(shù)字0代替。若一個數(shù)據(jù)塊丟失，則等效于發(fā)生錯誤。然后根據(jù)播出端對數(shù)據(jù)塊編碼時，添加的字段，來檢測當前文件是否已經(jīng)播出完成。
500)統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)(保護數(shù)據(jù)塊不被統(tǒng)計)，若只有一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，且接收到保護數(shù)據(jù)塊，則進行糾錯。假設第m個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，還原第m個數(shù)據(jù)的公式為Sm＝P0S1…Sm-1Sm+1…Sn-2Sn-1Sn。其中符號標識數(shù)據(jù)塊的異或操作。若沒有數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，則不用進行糾錯。
600)若無數(shù)據(jù)錯誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
當原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時，可以用多個保護數(shù)據(jù)塊來分段保護。此時每個分段數(shù)據(jù)就相當于一個獨立的待播出的數(shù)據(jù)。再依次按上述步驟將該分段數(shù)據(jù)進行糾錯處理。
現(xiàn)舉一具體實例對本發(fā)明方法做進步說明數(shù)據(jù)塊校驗和采用32位CRC方式，假設在接收端發(fā)現(xiàn)第3個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，即m＝3。待播出的數(shù)據(jù)總長度X＝100000字節(jié)，拆分單位Y＝1000字節(jié)，那么總數(shù)據(jù)塊個數(shù)n＝(100000+1000-1)/1000＝100。
對每個數(shù)據(jù)塊進行編碼，標識數(shù)據(jù)塊在文件中的偏移，播出輪次，并計算該數(shù)據(jù)塊的32位CRC校驗和。(符號“”表示異或操作)。
計算保護數(shù)據(jù)塊P0＝S1S2S3S4…S98S99S100。
發(fā)送保護數(shù)據(jù)塊P0，依次發(fā)送S1，S2，，，，S100接收數(shù)據(jù)塊，并判斷文件是否完成發(fā)送。
統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)，發(fā)現(xiàn)一個數(shù)據(jù)S3塊發(fā)生錯誤，則進行還原。
還原方法，先將S3對應的緩沖區(qū)清成0，然后計算S3＝P0S1S2S4…S98S99S100。
通用的計算方法是假設第m數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，則當m＝1S1＝P0S2S3…S98S99S100當m＝100S100＝P0S1S2…S98S99其他Sm＝P0S1S2…Sm-1Sm+1…S98S99S100至此，成功還原錯誤的數(shù)據(jù)包Sm的糾正。
其中，SmSm+1表示Sm與Sm+1兩個數(shù)據(jù)包內(nèi)對應字節(jié)的異或操作。
權利要求
1.一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特征在于該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個數(shù)據(jù)塊，計算每個數(shù)據(jù)塊的校驗和；200)將該多個數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)塊的異或運算，計算保護數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標識；500)若有數(shù)據(jù)錯誤，統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)，若只有一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，且接收到保護數(shù)據(jù)塊，進行數(shù)據(jù)塊的糾錯還原；600)若無數(shù)據(jù)錯誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特征在于所述步驟100)中當原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)很多時，用多個保護數(shù)據(jù)塊來分段保護，此時每個分段數(shù)據(jù)就相當于一個獨立的待播出的數(shù)據(jù)，將該分段數(shù)據(jù)拆分成多個數(shù)據(jù)塊，再計算每個數(shù)據(jù)塊的校驗和。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特征在于所述步驟200)中保護數(shù)據(jù)塊按公式P0＝S1S2S3S4…Sn-2Sn-1Sn進行異或運算；同時對保護數(shù)據(jù)塊本身進行編碼。
4.根據(jù)權利要求3所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特征在于所述步驟300)中發(fā)送數(shù)據(jù)塊時，先發(fā)送保護數(shù)據(jù)塊，再發(fā)送原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。
5.根據(jù)權利要求1所述的單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法，其特征在于所述步驟100)中在對數(shù)據(jù)塊進行編碼時，添加一個字段，用于標記播出輪次或編碼時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單向廣播文件傳輸中的前向糾錯方法。該方法依次包括以下步驟100)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分成多個數(shù)據(jù)塊，計算每個數(shù)據(jù)塊的校驗和；200)將該多個數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)塊的異或運算，計算保護數(shù)據(jù)塊；300)發(fā)送數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，包括保護數(shù)據(jù)塊內(nèi)容；400)接收數(shù)據(jù)塊，校驗接收到的數(shù)據(jù)塊是否正確，并作標識；500)若有數(shù)據(jù)錯誤，統(tǒng)計錯誤數(shù)據(jù)塊個數(shù)，若只有一個數(shù)據(jù)塊發(fā)生錯誤，且接收到保護數(shù)據(jù)塊，進行數(shù)據(jù)塊的糾錯還原；600)若無數(shù)據(jù)錯誤，按照編碼規(guī)則，直接拼接還原數(shù)據(jù)。本發(fā)明可對字節(jié)數(shù)很大的數(shù)據(jù)進行糾錯、運算量小、冗余數(shù)據(jù)量小且信道利用率高。
文檔編號H04L12/16GK1458764SQ0313421
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權日2003年5月30日
發(fā)明者陳永健 申請人:西安通視數(shù)據(jù)有限責任公司