TWI519143B - 通訊系統、其方法與其接收端 - Google Patents

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Description

通訊系統、其方法與其接收端
本揭露是有關於一種通訊系統、其方法與其接收端。
串流媒體(streaming media)是近年來新興的網路多媒體傳播方式。當伺服器接受到用戶要觀賞影音資料的需求時，將這些影音檔案分解成許多小封包(packets)，以一一傳送到用戶端，而用戶端會將這些封包一一重組以進行即時播放。對用戶端而言，只需要幾秒鐘的時間就可以看到影音資料的開端，從而判斷這份資料是不是所需要的，而且可隨點隨看(Video on demand)，甚至可以前後快轉。對內容提供者而言，用戶端難以留下任何拷貝，也保護了版權所有者的權利。因此隨著寬頻網路的普及，串流媒體會是未來數年內網路影音傳播技術的主流之一。
愈來愈多使用者在移動環境下收看串流媒體。在無線信號的收發上，特別是，在高速移動環境下接收無線信號來收看串流媒體時，無線訊號接收的穩定性更是一大考驗，因為容易 發生位元錯誤(bit error)或者是封包損失(packet loss)。現已利用前送錯誤校正(Forward Error Correction，FEC)來提高資料成功送達的機率，以還原資料或復原損失的封包。
在無線信號的發收過程中，信號編解碼速度將影響通訊系統的效能。本揭露提出一種通訊系統、其方法與其接收端，其能加速解碼，以提高通訊系統的效能。
本揭露係有關於一種通訊系統、其方法與其接收端，藉由對解碼矩陣預先處理以得到群參數，來加速接收端的解碼效率。
根據本揭露一實施例，提出一種通訊系統之一接收端，包括：一輸入模組、一群組式預解碼模組與一重組模組。該輸入模組用以接收一接收資料。該群組式預解碼模組用以根據一群參數，將該輸入模組所接收到的該接收資料結合於一分群後解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣，並對該編碼後等式矩陣進行一群組型運算。該重組模組用以對進行該群組型運算後的該編碼後等式矩陣重組成一輸出資料。
根據本揭露另一實施例，提出一種通訊方法。根據一輸入資料之一區塊長度，對一解碼矩陣分群。根據該輸入資料之該區塊長度，對分群後的該解碼矩陣進行一區域型運算，以產生一群參數。依照該群參數，結合所接收的一接收資料與分群後的該解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣。對該編碼後等式矩陣 進行一群組型運算，以將該接收資料解碼成一輸出資料。
根據本揭露更一實施例，提出一種通訊系統，包括：一傳送端與一接收端。該傳送端用以根據一輸入資料之一區塊長度，將該輸入資料之複數內容分群後傳送。該接收端用以接收該傳送端所傳來的一接收資料。該接收端包括：一群組式預解碼模組與一重組模組。該群組式預解碼模組用以根據一群參數，將該接收資料結合於一分群後解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣，並對該編碼後等式矩陣進行一群組型運算。該重組模組用以對進行該群組型運算後的該編碼後等式矩陣重組成一輸出資料。
為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100、100A‧‧‧通訊系統
110‧‧‧傳送端
150、150A‧‧‧接收端
130‧‧‧通道
112‧‧‧速龍碼編碼器
114‧‧‧編碼後符號分群模組
116‧‧‧傳送模組
152‧‧‧編碼後符號輸入模組
153‧‧‧群參數產生模組
154‧‧‧群組式預解碼模組
155‧‧‧編碼後等式矩陣產生模組
157‧‧‧群組式高斯消去模組
159‧‧‧來源符號重組模組
510~540‧‧‧列向量
1010~1030‧‧‧列向量
1210~1260‧‧‧矩陣
153A‧‧‧群參數儲存模組
1410‧‧‧RTP串流伺服器
1420‧‧‧來源符號產生器
1430‧‧‧RS封裝器
1440‧‧‧封包傳送控制器
1450‧‧‧網路介面
1460‧‧‧輸入模組
1470‧‧‧RTP串流播放單元
1520‧‧‧ES封裝器
1610‧‧‧SS分群器
1620‧‧‧RS分群器
1710‧‧‧ES分群器
第1圖顯示根據本揭露實施例之通訊系統之功能方塊圖。
第2A圖與第2B圖分別顯示傳送端110與接收端150的操作示意圖。
第3圖顯示傳送端產生中間符號IMS與修復符號RS。
第4圖顯示根據本揭露實施例的預解碼的前置作業之一，其中對完整的編碼矩陣A與三元向量矩陣T進行分群。
第5圖顯示根據本揭露實施例的預解碼的前置作業之二，其對分群結果的一群列向量進行區域型高斯消去法。
第6圖顯示根據本揭露實施例的預解碼的前置作業之三，其顯示出對所有分群結果的所有列向量進行區域型高斯消去法後 所得到的下三角矩陣D。
第7圖顯示將編碼後符號ES歸位並載入完整群的群參數後所得的矩陣。
第8圖顯示根據群參數對完整群的ES進行XOR運算，但對於不完整群的ES及剩下的ES則不進行XOR運算後所得的矩陣。
第9圖顯示將矩陣D’的下三角矩陣轉換成單位矩陣。
第10圖顯示利用第9圖矩陣上方的單位矩陣將矩陣D’的下方列向量消去。
第11圖顯示將第10圖的矩陣的右下角部份以一般高斯消去運算消掉。
第12圖顯示根據本揭露實施例的群組型高斯消去運算的運作示意圖。
第13圖顯示根據本揭露另一實施例之通訊系統之功能方塊圖。
第14A圖~第17圖顯示根據本揭露其他實施例之接收端/傳送端之功能方塊圖。
本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。對於該領域習見的技術或原理，若不涉及本揭露之技術特徵，將不予贅述。此外，圖示中元件之形狀、尺寸、比例等僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本揭露之用，非對本揭露之實施範圍加以限制。
本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
在本揭露實施例中，接收端對於相對應矩陣(如編碼矩陣A與三元向量矩陣T)進行分群，對各個群組預先進行區域型高斯消去運算運算，以預先產生群參數。當接收端收到足夠數量的資料後，則套用分群結果與群參數來進行群組型運算，在此以群組型高斯消去運算為例做說明，但當知本案並不受限於此。
現請參考第1圖，其顯示根據本揭露實施例之通訊系統之功能方塊圖。如第1圖所示，通訊系統100包括：傳送端110與接收端150。傳送端110與接收端150之間透過通道130來互相收發資料。通道130比如是空氣或信號線等傳遞媒介。
傳送端110包括：速龍碼編碼器(raptor code encoder)112、編碼後符號分群模組(encoded symbol grouping module)114與傳送模組(delivery module)116。
接收端150包括：編碼後符號輸入模組(encoded symbol input module)152、群參數產生模組(group parameter generating module)153、群組式預解碼模組(group-based pre-decoding module)154與來源符號重組模組(source symbol reconstructing module)159。群組式預解碼模組154包括：編碼後等式矩陣產生模組(encoded equation matrix generating module)155與群組式高斯消去模組(grouped Gaussian elimination module)157。
於傳送端110中，速龍碼編碼器112從來源符號(source symbol)SS產生編碼後符號(encoded symbol)ES。細言之，速龍碼編碼器112將來源符號SS乘上一個編碼矩陣(A)的反矩陣來產生中間符號(intermediate symbol)IMS，之後，將中間符號IMS乘以對應的三元向量矩陣(triple vector,T)以產生修復符號(repair symbol)RS。而編碼後符號ES即為來源符號SS與修復符號RS的聯集。
編碼後符號分群模組114將編碼後符號ES進行分群，以得到分群編碼後符號(grouped encoded symbol)GES。傳送模組116將分群編碼後符號GES以封包的形式傳送至通道130。比如，傳送模組116可將封包依分群順序來依序傳送；如果通道130的傳輸特性為叢發封包損失(burst packet loss)的機率較高，則如此的傳送方式可讓解碼器能有較好的解碼效率。也就是說，一組連續封包包括屬於同一個群組的編碼後符號ES。如此一來，相同群組的封包在傳送時可被連續傳送，也就是說，傳送過程中，在一組連續封包內，都是屬於同一群組的編碼後符號ES，沒有參雜其他群組的編碼後符號ES，以得到較佳的錯誤抵禦能力。
從通道130接收封包後，其會轉換封包的形式，以得到接收編碼後符號(received encoded symbol)ES’。而且，編碼後符號輸入模組152的內部實際運作方式與所用的傳輸協定 (protocol)相關。
群參數產生模組153會產生群參數(group parameter)GP給群組式預解碼模組154，以讓群組式預解碼模組154進行操作。群參數產生模組153所產生的群參數GP的細節將於底下說明之。
群組式預解碼模組154從接收編碼後符號ES’還原出中間符號IMS。如果封包損失不嚴重的話，則可順利還原出完整的中間符號IMS。
來源符號重組模組159從還原後完整中間符號IMS重建出來源符號SS。
群組式預解碼模組154的編碼後等式矩陣產生模組155從接收編碼後符號ES’產生編碼後等式矩陣(encoded equation matrix)EEM，而群組式高斯消去模組157對編碼後等式矩陣EEM進行群組式高斯消去操作，以得到中間符號IMS。群組式預解碼模組154的操作細節將於底下說明之。
現請參考第2A圖與第2B圖，其分別顯示傳送端110與接收端150的操作示意圖。在第2A圖中，假設此次所要傳送的資料包括14個來源符號SS，各來源符號SS包括8192位元。而速龍碼編碼器112產生15個中間符號IMS與4個修復符號RS，各中間符號IMS與各修復符號RS包括8192位元。請注意，修復符號RS的數量可依實際網路狀況而改變，比如，如果網路狀況不穩定的話，則修復符號RS的數量可提高，以便於修復來 源符號SS。
速龍碼編碼器112將14個來源符號SS與4個修復符號RS聯集，以產生18個編碼後符號ES，各編碼後符號ES包括8192位元。比如，在這18個編碼後符號ES中，前14個編碼後符號ES即為14個來源符號SS，而後4個編碼後符號ES即為4個修復符號RS。經過編碼後符號分群模組114的分群後，傳送模組116依照傳送端110的協定來將此18個編碼後符號ES當成封包(各封包包括10240位元)傳送至通道130。
現請參考第2B圖，假設經過通道130的傳送，接收端150的編碼後符號輸入模組152在接收時，第3個編碼後符號ES與第16個編碼後符號ES損失。所以，編碼後符號輸入模組152只接收到16個接收編碼後符號ES’，各接收編碼後符號ES’包括8192位元。群組式預解碼模組154從這16個接收編碼後符號ES’還原出15個中間符號IMS(各中間符號IMS包括8192位元)，而來源符號重組模組159從這15個中間符號IMS重建出14個來源符號SS(各來源符號SS包括8192位元)。
第3圖顯示傳送端產生中間符號IMS與修復符號RS。如第3圖所示，在傳送端中，來源符號SS乘上編碼矩陣A的反矩陣可產生中間符號IMS；將中間符號IMS乘上三元向量矩陣T可產生修復符號RS。
在規格中，如果來源符號SS的數量為已知的話，則編碼矩陣A與三元向量矩陣T的形式與內容為已知。
在解碼過程中，由接收編碼後符號ES’還原出中間符號IMS需要花費相當時間。這是因為，要從接收編碼後符號ES’來解出中間符號IMS涉及反矩陣的產生，而反矩陣的產生需要花費相當時間。
所以，在本揭露實施例中，利用群參數產生模組153與群組式預解碼模組154來加速解碼，避免直接求出反矩陣。現將先說明群組式預解碼模組154如何幫助加速解碼。
傳送端110會將此次資料所包括的來源符號SS的數量(亦可稱為區塊長度參數k)告知接收端150，據此，接收端150可得知傳送端110此次所用的編碼矩陣A與三元向量矩陣T的內容。
接收端150的解碼可分為兩個階段，第一階段是預解碼(pre-decoding)運算，第二階段為魯比轉換編碼(LT-coding,Luby Transform coding)。解碼運算的大部份時間是花在第一階段的預解碼。故而，本揭露實施例縮短預解碼的運算時間，以提高整體解碼效率。
在進行預解碼的過程中，主要是採用高斯消去運算以從接收編碼後符號組ES’求出中間符號IMS，但由於接收端150無法預先得知所接收的編碼後符號ES的內容，因此無法預先進行高斯消去運算的簡化運算。為解決此問題，在本揭露實施例中，預先對編碼矩陣A與三元向量矩陣T以適當的群組大小進行分群，在各個群組內預先進行區域型之高斯消去運算運算，並產 生經過最佳化的群參數GP。而且，在分群時，傳送端與接收端彼此溝通，讓兩者使用的分群策略一致。
如果群組過大，將降低群組的完整傳送率。相反地，如果群組過小的話，將減少可預先進行的運算。
現將說明群參數，其會用於產生中間符號IMS。在本揭露實施例中，群參數GP包括：群編號(Group ID)，其用以說明此群組的編號；編碼後符號編號(Encoded symbol ID)，用以說明此群組包括哪些編碼後符號ES；編碼後群列向量(Encoded Group Row Vectors)，其紀錄對於對應的解碼矩陣(編碼矩陣A與三元向量矩陣T)進行區域型高斯消去運算後所得的內容；編碼後群操作列表(Encoded Group Operation(OP)List)，其紀錄在進行區域型高斯消去運算時的運算序列；以及編碼後群行列表(Encoded Group Column List)，其紀錄對解碼矩陣的行的重排結果。
現請參考第4圖，其顯示為進行區域型高斯消去運算的前置作業，其中，對完整的編碼矩陣A與三元向量矩陣T進行分群，分群後的結果可稱為分群後解碼矩陣。從完整的編碼矩陣A與三元向量矩陣T中挑出1僅出現於前三行的三列為第一群(以方便整理成單位矩陣)(其為列向量)。在另一實施例中，也可挑出有最多0的三列為第1群；在又一實施例中，也可結合上述兩種方式挑出第一群。上述的挑選讓後續處理能得到單位矩陣。後面的群依此方式繼續分群，如此將會有剩下的列未被分群到。比 如，以第4圖所示，將第4列、第9列與第10列選為第1群(group 1)。由第4圖可看出，在挑選第1群時，1會出現於前3行，其後面12行皆為0。相似地，在挑選第2群(group 2)時，1會出現於前6行，其後面9行皆為0。矩陣A與三元向量矩陣T依此方式所組成的矩陣稱為矩陣C(其亦可稱為編碼後符號產生矩陣(encoded symbol generation matrix))。
由第4圖可看出，依上述挑選方式，第1群包括：第4列、第9列與第10列；第2群包括：第6列、第15列與第5列；第3群包括：第14列、第12列與第11列；第4群包括：第8列、第1列與第18列；以及第5群包括：第3列、第16列與第13列。至餘未被分群的其他列則被置於矩陣C的最底部即可。
接著，說明如何進行區域型高斯消去法，以讓矩陣C當中的每一群列向量有3行變成單位矩陣。第5圖顯示根據本揭露實施例的預解碼的前置作業之二，其對分群結果的一群列向量進行區域型高斯消去法。決定要讓一群列向量510當中的哪3行成為單位矩陣，在此以選擇第1行、第8行與第12行。將列向量510的第1列加(XOR)到第3行，以消去第3列第8行的1，如列向量520所示。將列向量520當中的第2行加(XOR)到第3列，以消去第3列第1行的1，如列向量530所示。將列向量530的第3行加(XOR)到第1行，以消去第1行第12行的1，所得到的結果如列向量540所示。由列向量540可看出，其第1行、第 8行與第12行各只包括1個1，以方便處理成單位矩陣。在另一實施例中，以第4圖的第1群為例，經過區域型高斯消去法處理後，如第6圖所示，第1行、第2行與第3行各只包括1個1，形成單位矩陣。
以第5圖為例，所得到的群參數如下：編碼後群列向量即為向量540；編碼後群操作列表即為[[1,3],[2,3],[3,1]]；以及編碼後群行列表為[[8,1,12],[2,4,7,9,10],[3,5,6,11]]，其中，[8,1,12]代表可組成單位矩陣的列，[2,4,7,9,10]代表全為0的列，[3,5,6,11]代表其餘的列。請注意，第5圖所示的只是對應於某一群所對應的群參數。以第4圖為例的話，總共有5群，所以，完整的群參數至少包括這5群所對應的個別群參數。
對第4圖的矩陣C的各群組(group 1~group5)個別進行如第5圖的區域型高斯消去運算後所產生的列向量，合起來就變成下三角矩陣D，如第6圖所示。下三角矩陣D可被快速轉換成單位矩陣。第6圖顯示根據本揭露實施例的預解碼的前置作業之三，其顯示出對視為完整群的列向量進行區域型高斯消去法後所得到的下三角矩陣D。
請注意，在第4圖中未被分群的列向量(即第17列、第7列與第2列)不需要進行區域型高斯消去運算。此外，在進行第4圖~第6圖的區域型高斯消去運算時，接收端150可以尚未接收到接收編碼後符號組ES’，但接收端150要事先知道來源符號SS的數量，才能知道編碼矩陣A與三元向量矩陣T的內容。 亦即，在接收端150知道來源符號SS的數量(即參數k)之後，接收端即可進行第4圖~第6圖的操作，將編碼矩陣A與三元向量矩陣T轉換成下三角矩陣D。
也就是說，在本揭露實施例中，於進行區域型高斯消去運算時，在選定的列向量中，對選定的行進行傳統高斯消去運算，以將選定列向量中的行向量轉換成特定矩陣，此特定矩陣經過行交換後可成為單位矩陣。另外，在進行傳統高斯消去運算時所執行的列運算，也要作用於選定列向量中的整列成員。
現將說明接收端150的解碼流程。於接收端150接收到接收編碼後符號組ES’之後，接收端150要載入相對應的群參數。群參數如上述。
接著，接收端150的群組式預解碼模組154的編碼後等式矩陣產生模組155對所接收到的接收編碼後符號組ES’轉換成編碼後等式矩陣EEM，其細節如下所述。在底下說明中，一樣以損失ES3與ES16進行說明。
由第4圖可知，ES3與ES16屬於第5群(group 5)，所以，接收端完整接收第1群~第4群，故而，將第6圖的矩陣D中，對應至第5群的ES3與ES16的第13列(對應至ES3)與第14列(對應至ES16)移除，第5群中的第15列則保留。或者也可以說是，將第1群~第4群所對應的編碼後群列向量放入於編碼後等式矩陣EEM的第1~12列，而對應至其餘ES的編碼矩陣A與三元向量矩陣T的對應列則放入至編碼後等式矩陣EEM的第13~16 列。亦即，由於其餘ES為ES13、ES17、ES7與ES2，所以，從第4圖中取出矩陣C的最底部4列成為編碼後等式矩陣EEM的第13~16列。也就是說，於第7圖中，ES4~ES18與其相對應的第1~12列視為完整群，而ES13~ES2與其相對應的第13~16列視為不完整群。
依照原本分群的原則，將所接收到的ES’歸位。也就是說，將ES1~ES18依第4圖的右邊的方式來歸位，由上而下依序為ES4、ES9、ES10、…ES7與ES2。如此所得到的矩陣D’，如第7圖所示。第7圖顯示將編碼後符號ES歸位並載入完整群的群參數後所得的矩陣。
根據群參數中的編碼後群操作列表，對完整群所對應的ES進行XOR運算，但對於不完整群所對應的ES則不進行XOR運算，如第8圖所示。比如，假設對第1群進行區域型高斯消去運算時的運算序列為[[1,3],[2,3],[3,1]]，則對於對應至第1群的ES4、ES9與ES10進行這樣的XOR運算順序，亦即，先將ES4加(XOR)到ES10；接著，將ES9加(XOR)到ES10；以及接著，將ES10加(XOR)到ES4，如此可以得到ES1 4、ES1 9與ES1 10。對完整的第2群~第4群的ES也進行這樣的操作，但對於不完整群中的ES則不進行這個操作。第8圖所得到的矩陣即為編碼後等式矩陣EEM，其包括矩陣D’與ES1(或ES)。
接著，將說明群組式高斯消去模組157如何對編碼後等式矩陣EEM進行群組式高斯消去，以還原出中間符號IMS。 請參照第9圖~第11圖。
第9圖顯示將矩陣D’的下三角矩陣轉換成單位矩陣。比如，為了將矩陣D’的第4列的第1行與第2行的1消去，則將第1列加至第4列，並將第2列加至第4列，可使得第4列只剩下1個1(位於第4行)，在進行這個操作時，也要對ES1進行這個操作。也就是說，要將ES1 4加(XOR)至ES1 6，並將ES1 9加至ES1 6，以得到ES2 6=(ES1 4)XOR(ES1 6)XOR(ES1 9)。
其餘的可依此類推。另外，最底下4列並不需要進行這個操作，因為其無關於單位矩陣的轉換，但為方便起見，將底下4列的ES標成ES2(亦即，ES2 13=ES13；ES2 17=ES17；ES2 7=ES7；ES2 2=ES2)。
運用第9圖所得到的上方的單位矩陣將矩陣D’的其下方列向量(如列向量1010所示)的內容消去，以得到第10圖，列向量1010內的1全部被消去，成為列向量1020，至於列向量1030則是代表第13~第16列的其餘部份。同樣地，對ES2也進行相同操作，以得到ES3。比如，為將矩陣D’的第14列(即為列向量1010內的第2列)的1全部消去，則要將第1列、第7列、第11列與第12列加至第14列，而且，ES3 17=(ES2 4)XOR(ES2 14)XOR(ES2 1)XOR(ES2 18)XOR(ES2 17)。
第11圖顯示將第10圖的矩陣的右下角部份以一般高斯消去運算消掉。轉換列向量1030後，矩陣D’變成單位矩陣I。同樣地，對於列進行高斯消去運算時，其對應的ES3也要進行 相同操作。如此一來，所得到ES4即為IMS。
由上述可知，在本揭露實施例中，在進行群組高斯消去運算時，乃依序以上方群的單位矩陣為基準來消去下方群的矩陣內容。對於剩餘的矩陣內容(如第10圖的列向量1010~1030)則進行傳統的高斯消去運算。藉以還原出中間符號IMS。為更加說明本揭露實施例的群組型高斯消去運算，請參考第12圖。第12圖顯示根據本揭露實施例的群組型高斯消去運算的運作示意圖。在第12圖中，I代表單位矩陣；Z代表零矩陣；U代表未明確矩陣(也就是說，該矩陣非為單位矩陣也非為零矩陣)；ESi代表經第i次運算後的編碼後符號ES。
矩陣1210即為編碼後等式矩陣EEM(如第8圖所示)。利用矩陣1210中的第1個群的單位矩陣I來消掉其下方的矩陣內容，以使得位於單位矩陣I下方的未明確矩陣U成為零矩陣Z，如此得到矩陣1220。接著，依此方式，依序利用第2群的單位矩陣來消去其下方的未明確矩陣U以成為零矩陣Z，如此得到矩陣1230。依此方式類推，可得到矩陣1240、1250…。把所有群的單位矩陣I皆已用於消去其下方的未明確矩陣U後，可得到矩陣1250。接著，對矩陣1250中所剩下的未明確矩陣U進行傳統高斯消去運算，以得到單位矩陣I(如第11圖所示)。經過這樣運算所得到的ESn即為中間符號IMS(亦即，已還原出中間符號IMS)。當然，在進行高斯消去運算時，所對應的ES也要進行相同的高斯消去運算。
至於來源符號重組模組159如何從中間符號IMS重建出來源符號SS的細節在此可不特別限定之。
此外，在本揭露實施例中，上述說明雖然每個群包括相同數量的編碼後符號ES為例做說明，但在本揭露其他實施例中，各群所包括編碼後符號ES的數量可以彼此相異，此亦在本揭露精神範圍內。
本揭露實施例的分群策略(grouping policy)可以至少包括：無限模式(rateless mode)與固定率模式(fixed-rate mode)。在無限模式中，可以有兩種分群方式：來源符號SS與修復符號RS各自獨立分群；或者是來源符號SS與一部份的修復符號RS混合分群，而其餘的修復符號RS則獨立分群。
在固定率模式，如果傳送端可以以來源符號SS的形式來傳送資料的話(也就是說，傳送端不需要將來源符號SS包裝成封包的形式)，則來源符號SS與修復符號RS混合分群；如果傳送端不能以來源符號SS的形式來傳送資料的話(也就是說，傳送端需要將來源符號SS包裝成封包的形式)，則修復符號RS獨立分群。
此外，在本揭露實施例中，群長度(group length)可由群長度產生模組(其未標示於本案圖式中)來產生。群長度產生模組會根據區塊長度參數k的上限與封包損失率來決定群長度。各群的長度可彼此不同。區塊長度參數k代表此次資料的編碼後符號ES的數量，在上面的例子中，k=14。
另外，在本揭露另一實施例中，接收端150A可以更包括群參數儲存模組153A，如第13圖所示。在第13圖的通訊系統100A中，群參數儲存模組153A用以儲存群參數產生單元153所產生的群參數。此外，群參數儲存模組153A接收參數k並判斷其內部是否儲存有此參數k所對應的群參數GP。如果有的話，則可由群參數儲存模組153A將群參數傳給編碼後等式矩陣產生模組155；如果沒有的話，則群參數儲存模組153A通知群參數產生單元153來產生此參數k所對應的群參數GP。於群參數儲存模組153A接收到群參數產生單元153所傳來的此參數k所對應的群參數GP後，群參數儲存模組153A將之傳給編碼後等式矩陣產生模組155。
由上述可知，在本揭露實施例中，於進行解碼之前，接收端先對編碼矩陣A與三元向量矩陣T進行分群(如第4圖所示)；接著，對分群結果進行區域型高斯消去運算，以產生群參數(如第5圖所示)與下三角矩陣(如第6圖所示)；接著，在接收端的預解碼過程中，將所接收到的接收編碼後符號組ES’依據分群結果進行歸位(如第7圖所示)，並利用群參數來建構出編碼後等式矩陣EEM(如第8圖所示)；接著，對編碼後等式矩陣EEM進行群組型高斯消去運算(如第9圖~第11圖)所示，這樣即可得到中間符號IMS(如第11圖所示)。之後，再由中間符號IMS來得到來源符號SS。
現請參考第14A圖與第14B圖，其分別顯示根據本 揭露另一實施例之傳送端與接收端之功能方塊圖。第14A圖的傳送端與第14B圖的接收端可應用於即時傳送協定(RTP，Real-time Transport Protocol)資料的傳送與接收。如第14A圖所示，RTP串流伺服器(RTP streaming server)1410將RTP來源封包(其可為一般的RTP封包或是將額外資料附加於一般RTP封包後所產生的封包)傳送給傳送端的來源符號產生器1420與封包傳送控制器1440。來源符號產生器1420將RTP來源封包轉換成來源符號SS。根據RS編號群資訊RSIDG(repair symbol ID group)，RS封裝器(RS packer)1430對屬於同一個來源區塊(source block)的修復符號RS(此修復符號RS乃是由速龍碼編碼器112所產生)分群成分群後修復封包(grouped repair packet)GRP以傳給封包傳送控制器1440。封包傳送控制器1440將RTP來源封包與分群後修復封包GRP透過網路介面1450而送至通道，封包傳送控制器1440比如將分群後修復封包GRP以群為單位來傳送。
現請參考第14B圖。輸入模組1460透過通道來接收傳送端所所傳來的資料(包括RTP來源封包與修復封包)。如果所接收的資料是無損失的，則輸入模組1460可將所接收的資料傳送給RTP串流播放單元(RTP streaming player)1470。另外，如果所接收的資料的數量低於解碼要求，則輸入模組1460暫時不會將資料傳送至群組式預解碼模組154；反之，如果所接收的資料的數量高於解碼要求，則輸入模組1460會將資料傳送至群組式預解碼模組154，以還原出中間符號IMS。等來源符號重組模 組159將中間符號IMS重組成來源符號SS後，來源符號重組模組159將之送至輸入模組1460，以讓輸入模組1460將來源符號SS傳送給RTP串流播放單元1470。
第15圖顯示根據本揭露另一實施例之傳送端之功能方塊圖。第15圖的傳送端一樣可應用於RTP資料的傳送。不同於第14A圖，在第15圖中，RTP串流伺服器1410並不將RTP來源封包發送到網路，而是傳送給來源符號產生器1420。由來源符號產生器1420將收到的RTP來源封包轉換成速龍碼編碼器112所能接受的格式。速龍碼編碼器112產生編碼後符號ES。相似地，根據ES編號群資訊ESIDG(encoded symbol ID group)，ES封裝器(ES packer)1520對於同一群的編碼後符號ES分群與封裝成分群後編碼封包(grouped encoded packet)GEP。來源符號SS與修復符號RS可獨立分群或混合分群。
ES封裝器1520將分群後編碼封包GEP依分群方式傳送給封包傳送控制器1440。第14B圖的接收端也能接收由第15圖的傳送端所送來的資料。
現請參考第16A圖與第16B圖，其分別顯示根據本揭露另一實施例的傳送端與接收端之功能方塊圖。第16A圖的傳送端與第16B圖的接收端可應用於單方向傳輸上的檔案傳送(FLUTE,File Delivery over Unidirectional Transport)的傳送與接收。如第16A圖所示，來源符號產生器1420將輸入檔案(input file)轉換成速龍碼編碼器112所能接受的來源符號SS。根據SS編號 群資訊SSIDG(source symbol ID group)，SS分群器(SS sorter)1610對所收到的屬於同一個來源區塊的來源符號SS分群成分群後來源符號(grouped source symbol)GSS，並依分群方式將分群後來源符號GSS傳送給封包傳送控制器1440。
相似地，根據RS編號群資訊RSIDG(repair symbol ID group)，RS分群器(RS sorter)1620對所收到的屬於同一個來源區塊的修復符號RS分群成分群後修復符號(grouped repair symbol)GRS，以傳送給封包傳送控制器1440。封包傳送控制器1440將分群後來源符號GSS與分群後修復符號GRS封裝成FLUTE封包。所以，在第16A圖中，來源符號SS與修復符號RS是各自獨立分群。
相似地，在第16B圖的接收端中，如果所接收的資料是無損失的，則輸入模組1460可將所接收的資料當成完整的輸入檔案，以送給後端。如果所接收的資料的數量低於解碼要求，則輸入模組1460暫時不會將資料傳送至群組式預解碼模組154；反之，如果所接收的資料的數量高於解碼要求，則輸入模組1460會將資料傳送至群組式預解碼模組154，以還原出中間符號IMS。等來源符號重組模組159將中間符號IMS重組成來源符號SS後，來源符號重組模組159將之送至輸入模組1460，以讓輸入模組1460將來源符號SS當成輸入檔案傳送給後端。
現請參考第17圖，其顯示根據本揭露另一實施例的傳送端之功能方塊圖。第17圖的傳送端可應用於FLUTE的傳 送。與第16A圖主要不同處在於，於第17圖的傳送端中，來源符號SS與修復符號RS乃是混合分群。亦即，根據ES編號群資訊ESIDG(encoded symbol ID group)，ES分群器(ES sorter)1710對所收到的屬於同一個來源區塊的編碼後符號ES分群成分群後編碼符號(grouped encoded symbol)GES，並依分群方式將分群後編碼符號GES傳送給封包傳送控制器1440。
第17圖的傳送端可與第16B圖的接收端搭配，亦即，第16B圖的接收端可接收由第17圖的傳送端所傳來的FLUTE封包。
第16A圖、第16B圖與第17圖乃是用於收/發檔案，所以，在接收端所收到的資料必需是完整的或是其足夠被修復成完整檔案。因為如果檔案少了一部份的話，則其將不完整，導致此檔案無法派上用場。相反地，本揭露上述其他實施例可用於收發影音資料，如果接收端所收到的影音資料少了一部份的話，使用者仍舊可以觀看/聽此影音資料。
此外，在本揭露實施例中，如果接收到足夠數量的接收編碼後符號組ES’，就可以開始進行群組型高斯消去運算，以達到加速解碼的效果。
此外，在本揭露實施例中，群參數產生模組可接收分群策略(grouping policy)與編碼後符號產生矩陣(encoged symbol generating matrix，其比如為第4圖當中的矩陣C)。在群參數產生模組可接收分群策略後，其會產生唯一的分群結果(也就 是說，對編碼後符號ES的分群方式只有一種)。
更甚者，在本揭露實施例中，分群結果可為重疊(overlapped)分群結果或不重疊(non-overlapped)分群結果。所謂的不重疊分群結果是指任一個編碼後符號ES只會出現於一個群組內；所謂的重疊分群結果是指，可能會有某一個編碼後符號ES出現於兩個或以上的群組內。
如果是重疊分群結果的話，則可由編碼後等式矩陣產生模組155或群組式高斯消去模組157來解決之。編碼後等式矩陣產生模組155在排列群組所對應的列向量時(如第7圖)，判斷領導係數(該列中第一個出現的1)的所在行號是否有重疊，若有，則僅保留重複列向量中之一，以解決重疊分群結果。群組式高斯消去模組157在進行群組型高斯消去運算時，若有發現某個列向量的領導係數被消成0時，則移除該列向量，以解決重疊分群結果。
由上述可知，在本揭露實施例中，藉由在得知區塊長度參數後可來計算出群參數，之後，運用事先計算好的群參數可以加速高斯消去運算的運算速度，如此一來，可以達到加速解碼的效果。
綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧通訊系統
110‧‧‧傳送端
150‧‧‧接收端
130‧‧‧通道
112‧‧‧速龍碼編碼器
114‧‧‧編碼後符號分群模組
116‧‧‧傳送模組
152‧‧‧編碼後符號輸入模組
153‧‧‧群參數產生模組
154‧‧‧群組式預解碼模組
155‧‧‧編碼後等式矩陣產生模組
157‧‧‧群組式高斯消去模組
159‧‧‧來源符號重組模組

Claims (24)

  1. 一種通訊系統之一接收端，包括：一輸入模組，一輸入資料被該輸入模組接收成一接收資料；一群參數產生模組，用以根據該輸入資料之一區塊長度，對一解碼矩陣分群成一分群後解碼矩陣並進行一區域型運算，以產生一群參數；一群組式預解碼模組，用以根據該群參數，將該輸入模組所接收到的該接收資料結合於該分群後解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣，並對該編碼後等式矩陣進行一群組型運算；以及一重組模組，用以對進行該群組型運算後的該編碼後等式矩陣重組成一輸出資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接收端，其中，該輸入資料透過一通道而被該輸入模組所接收成該接收資料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之接收端，其中，該解碼矩陣包括一編碼矩陣與一三元向量矩陣，該編碼矩陣與該三元向量矩陣各包括複數列；該群參數產生模組用以依據該編碼矩陣與該三元向量矩陣的個別列所包括的0的數量來分群或從該編碼矩陣與該三元向量矩陣中挑出1僅出現於其中三行的三列來分群，以將該解碼矩陣分群成複數完整群及/或一不完整群。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之接收端，其中： 該群參數產生模組用以對該解碼矩陣的該些完整群進行該區域型運算以轉換成一下三角矩陣；以及該群參數產生模組用以不對該不完整群進行該區域型運算。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之接收端，其中，該群參數包括：一群編號，代表該些完整群的個別編號；一編碼後符號編號，代表各完整群包括該接收資料的哪些編碼後符號；一編碼後群列向量，紀錄對於該解碼矩陣的各完整群進行該區域型運算後所得的各列向量；一編碼後群操作列表，紀錄對於該解碼矩陣的各完整群進行該區域型運算時的各運算序列；以及一編碼後群行列表，紀錄對該解碼矩陣的各完整群的複數行的重排結果。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之接收端，其中，該群組式預解碼模組包括一編碼後等式矩陣產生模組，用以根據該群參數將該接收資料的該些編碼後符號結合於該解碼矩陣的該些列；如果該接收資料的一編碼後符號遺失的話，則該解碼矩陣的一對應列被移除；以及如果該遺失編碼後符號導致一完整群變成不完整的話，則將原本該完整群中的其他列移至該不完整群。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之接收端，其中，該編碼後等 式矩陣產生模組用以根據該群參數的該編碼後群操作列表，對該些完整群所對應的該些編碼後符號進行運算，但對於該不完整群所對應的該些編碼後符號則不進行運算，以得到該編碼後等式矩陣。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之接收端，其中，該群組式預解碼模組包括一群組式高斯消去模組，用以對該編碼後等式矩陣的該些完整群轉換成一單位矩陣，且對該些完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之接收端，其中，該群組式高斯消去模組用以利用該單位矩陣來消去該不完整群的一部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之接收端，其中，該群組式高斯消去模組用以以一般高斯消去運算來消去該不完整群的其餘部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作，以得到複數中間符號；以及該重組模組用以對該些中間符號重組成該輸出資料。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之接收端，更包括：一群參數儲存模組，用以儲存該群參數並輸出該群參數至該群組式預解碼模組；其中，如果該群參數儲存模組判斷其並未儲存對應至該輸入資料之該區塊長度的該群參數的話，則該群參數儲存模組用以通知該群參數產生模組來產生該群參數。
  12. 一種通訊方法，包括：根據一輸入資料之一區塊長度，對一解碼矩陣分群；根據該輸入資料之該區塊長度，對分群後的該解碼矩陣進行一區域型運算，以產生一群參數；依照該群參數，結合所接收的一接收資料與分群後的該解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣；以及對該編碼後等式矩陣進行一群組型運算，以將該接收資料解碼成一輸出資料。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之通訊方法，其中，該解碼矩陣包括一編碼矩陣與一三元向量矩陣，該編碼矩陣與該三元向量矩陣各包括複數列，對該解碼矩陣分群之該步驟包括：依據該編碼矩陣與該三元向量矩陣的個別列所包括的0的數量來分群或從該編碼矩陣與該三元向量矩陣中挑出1僅出現於其中三行的三列來分群，以將該解碼矩陣分群成複數完整群及/或一不完整群。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之通訊方法，更包括：對該解碼矩陣的該些完整群進行該區域型運算以轉換成一下三角矩陣；以及不對該不完整群進行該區域型運算。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之通訊方法，其中，該群參數包括： 一群編號，代表該些完整群的個別編號；一編碼後符號編號，代表各完整群包括該接收資料的哪些編碼後符號；一編碼後群列向量，紀錄對於該解碼矩陣的各完整群進行該區域型運算後所得的各列向量；一編碼後群操作列表，紀錄對於該解碼矩陣的各完整群進行該區域型運算時的各運算序列；以及一編碼後群行列表，紀錄對該解碼矩陣的各完整群的複數行的重排結果。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之通訊方法，更包括：如果該接收資料的一編碼後符號遺失的話，則移除該解碼矩陣的一對應列；以及如果該遺失編碼後符號導致一完整群變成不完整的話，則將原本該完整群中的其他列移至該不完整群。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之通訊方法，更包括：根據該群參數的該編碼後群操作列表，對該些完整群所對應的該些編碼後符號進行運算，但對於該不完整群所對應的該些編碼後符號則不進行運算，以得到該編碼後等式矩陣。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之通訊方法，更包括：對該編碼後等式矩陣的該些完整群轉換成一單位矩陣，且對該些完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之通訊方法，更包括： 利用該單位矩陣來消去該不完整群的一部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之通訊方法，更包括：以一般高斯消去運算來消去該不完整群的其餘部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作，以得到複數中間符號；以及將該些中間符號重組成該輸出資料。
  21. 一種通訊系統，包括：一傳送端，用以根據一輸入資料之一區塊長度，將該輸入資料之複數內容分群後傳送；以及一接收端，用以接收該傳送端所傳來的一接收資料，包括：一群參數產生模組，用以根據該輸入資料之該區塊長度，對一解碼矩陣分群成一分群後解碼矩陣並進行一區域型運算，以產生一群參數；一群組式預解碼模組，用以根據該群參數，將該接收資料結合於該分群後解碼矩陣，以得到一編碼後等式矩陣，並對該編碼後等式矩陣進行一群組型運算；以及一重組模組，用以對進行該群組型運算後的該編碼後等式矩陣重組成一輸出資料。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之通訊系統，其中，該解碼矩陣包括一編碼矩陣與一三元向量矩陣，該編碼矩陣與該三元向量矩陣各包括複數列； 該群參數產生模組用以依據該編碼矩陣與該三元向量矩陣的個別列所包括的0的數量來分群或從該編碼矩陣與該三元向量矩陣中挑出1僅出現於其中三行的三列來分群，以將該解碼矩陣分群成複數完整群及/或一不完整群；該群參數產生模組用以對該解碼矩陣的該些完整群進行該區域型運算以轉換成一下三角矩陣；以及該群參數產生模組用以不對該不完整群進行該區域型運算。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之通訊系統，其中，該群組式預解碼模組包括一編碼後等式矩陣產生模組，該編碼後等式矩陣產生模組用以根據該群參數將該接收資料的該些編碼後符號結合於該解碼矩陣的該些列；如果該接收資料的一編碼後符號遺失的話，則該解碼矩陣的一對應列被移除；以及如果該遺失編碼後符號導致一完整群變成不完整的話，則將原本該完整群中的其他列移至該不完整群；該編碼後等式矩陣產生模組用以根據該群參數的該編碼後群操作列表，對該些完整群所對應的該些編碼後符號進行運算，但對於該不完整群所對應的該些編碼後符號則不進行運算，以得到該編碼後等式矩陣。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之通訊系統，其中，該群組式預解碼模組更包括一群組式高斯消去模組，用以對該編碼後等式矩陣的該些完整群轉換成一單位矩陣，且對該些完整群所對應 的該些編碼後符號進行相對應操作；該群組式高斯消去模組用以利用該單位矩陣來消去該不完整群的一部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作；該群組式高斯消去模組用以以一般高斯消去運算來消去該不完整群的其餘部份，且對該不完整群所對應的該些編碼後符號進行相對應操作，以得到複數中間符號；以及該重組模組用以對該些中間符號重組成該輸出資料。
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