CN100375538C - 在分组信道上多媒体通信的方法 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方案中,一个前向纠错码被应用于一组数据分组以便通过为每组数据分组补充一组奇偶校验分组来创立一组被编码的分组。第一组分组的数据分组和对应于所述数据分组的一组奇偶校验分组被发送。如果一个确认被接收,则附加的分组发送被停止。如果一个确认未被接收,则奇偶校验比特继续被发送。第一组数据分组包括多媒体数据分组,并且所述发送包括在一个无线网络上发送,发送所述多媒体数据分组包括在一个互联网协议网络上进行多媒体流式传输,而所述多媒体流式传输包括通过多点传播互联网协议地址来抑制物理层确认。

Description

在分组信道上多媒体通信的方法技术领域本发明涉及在分组信道上多媒体通信的方法和相应的系统。 背景技术为了分布和存储多媒体数据,该多媒体数据在一个通信信道上被发 送。多媒体数据主要指音频和视频数据,此外还可以包括其它数据类型。 如在无线信道的情况下,该信道经常易受噪声和干扰,并且如在有线网 络的情况下,该信道经常易受拥塞,两者都导致在传输期间数据丟失。两种方法可以被用于防止在传输期间数据丟失。前向纠错(FEC) 是一种变换数据消息的方法,用一个来自一个有限的字母表的符号序 列表示,通过补充一个奇偶校验数据,即另一个符号序列,以确保如 果一个代码字的成分被改变,则在某个指定的阈值下面,原始数据通 常能被完整抽取。因此,通过增加被发送的数据数量,FEC提供误差复 原能力。FEC不需要一个返回信道并且一般不适合于当前的信道状态。 然而,FEC不保证数据将无误差地到达接收机。为解决这个问题,需要 一个执行某种形式的对于数据的重复请求的允许少量误差的更高层协 议。可替代地,在多媒体通信中,延迟需要经常支配无误差传输需要, 使得无误差传输的优先级较小。基本自动重复请求(ARQ)是帮助健壮的数据通信的一个可替代的 方法。ARQ通过把数据分成分组并且为了误差检测目的给每个分组附加 一个特定的误差检验序列来操作。该数据分组和误差检验在一个信道 上被通信并且该接收机通过计算检验序列和比较计算的检验序列和附 加的误差检验序列来确定是否一个传输误差发生。如果发现一个差 异,则该误差被宣布并且该接收机通过发送一个否定确认信号请求使 用返回信道的发送机以便重发该分组。如果未发现差异,则该接收机 发送一个肯定确认信号到发送机。为了向发送机提示误差,ARQ需要存 在双向通信信道。常常,因为控制信息的重发和通信,所以该返回信 道使用相同的物理媒体作为前向信道,有效地扩展数据大小。FEC和 ARQ之间的不同在于,因为只有丟失的分组被重传,所以ARQ本质上是 信道适应的,而FEC —般给全部分组增加额外开销。然而,由于往返 传4喬时间和处理时间,ARQ可以引进重要的延迟。最后的条件较大地限 制了 ARQ应用到多媒体通信。 发明内容为此,本发明的目的是提供一种联合两种误差控制方法的方式以 便改进它们的多媒体通信性能并且以便于多媒体流式传输业务和用户 重放经历。根据本发明的方法,包括:把一种前向纠错码应用于第一组数据 分组,以便通过把一个奇偶校验分组集补充到所述第一组数据分组而 创立一组净皮编码的分组;发送所述第一组数据分组,并且在所述第一 组数据分组已经被发送之后发送相应的奇偶校验分组集;接收一个肯 定确认信号;响应接收所述肯定确认信号,停止发送附加的奇偶校验 分组;并且响应未接收所述肯定确认信号,继续发送所述奇偶校验分 组;其中所述第一组数据分组包括多媒体数据分组,并且所述发送包括 在一个无线网络上发送,发送所述多媒体数据分组包括在一个互联网 协议网络上进行多媒体流式传输,而所述多媒体流式传输包括通过多 点传播互联网协议地址来抑制物理层确认。根据本发明的系统,包括:把一种前向纠错码应用于笫一组数据 分组以便通过把一个奇偶校验分组集补充到所述第一组数据分组来创 立一组被编码的分组的一个编码器;发送机,在网络上发送所述第一 组数据分组到一个接收机并且发送相应的奇偶校验分组集;接收一个 肯定确认信号的一个接收机,其中,响应接收所述肯定确认信号,所 述发送机停止发送附加的奇偶校验分组,并且响应未接收所述肯定确 认信号,继续发送所述奇偶校验分组;其中所述发送机在一个互联网 协议网络上流式传输多媒体数据分组,所述发送机通过多点传播互联 网协议地址来抑制物理层确i人。附图说明图1是表示根据一个实施方案的数据分组传输的一个框图。图2是一组分组的一个实施方案的框图。图3是根据一个实施方案的发送数据分组的系统的框图。具体实施方式在此描述的方法和设备可以为多媒体通信提供改进的信道带宽利 用。根据一个实施方案,在此描述的方法和设备包括一个FEC和ARQ

部件,(它可以一皮称作一个混合自动重复请求(HARQ) ) 。 FEC部件 被用于保护用户数据报协议(UDP)传送的多媒体数据免于信道衰落和 误差,并且ARQ部件被用于确保有效的信道利用以及在返回信道中的 对于误差的健壮性。结果,与在有限的信道带宽约束下的传统方法相 比,使用HARQ方法能得到一个改进的多媒体质量。在此描述的方法和设备能被用于在网络上健壮的多媒体通信,这 些网络包括,有线(IP)网、蜂窝分组数据网、无线局域网、电源和 电话线网、以及很多专用的非标准的基于分组的网络。插入一个支持程学习和移动视频通信的多媒体通信应用。在一个实施方案中,HARQ系统设计被用在一个分组删除信道,特 别地在一个提供在传输期间有误差的分组位置的信道上。 一个分组删 除信道经常在使用循环冗余检验(CRC)的物理层被实现。在图1中存在根据一个实施方案发送分组的一个典型的图。媒体 数据110被分组化到一组分组(G0P) 120中。在一个实施方案中,G0P 的大小和分组大小由被使用的通信网和应用需要确定。例如, 一个较 大的分组大小可以减少归因于传送协议的标题的额外开销。另一方 面,较大的分组大小还可以导致在高误差率环境中增加的延迟和低效 率。适当的FEC码适用于该G0P以便每个G0P产生想要的奇偶校验分 组数130。该G0P分组和该奇偶校验分组一起构成编码的G0P( CG0P )。 在一个实施方案中,奇偶校验分组数依靠可容许的延迟、可用的带宽、 和/或信道统计被选择。附加的事项也可以被考虑。奇偶校验分组被产 生,以便它们能用很少的或没有额外开销替代丟失的数据分组。在一 个实施方案中,冗余分组可以包括原始数据。该数据和冗余分组可以 包括对于全部系统控制和操作被需要的可能以标题的形式的任何附加 的信息。在一个实施方案中, 一个G0P数、 一个分组数、FEC参数和/ 或分组大小可以被包括在该分组中。在一个实施方案中,使用系统的里德-所罗门(RS)码产生奇偶校验 分组,其中奇偶校验分组数量替代(任何)数据分组的相同的数量, 以便该数据能被完整的解码。任何其它适当的FEC信道码可以被用于 产生奇偶校验分组,如托那多(Tornado)码。数据被分组化、FEC编码并且从发送机140发送到接收机150。该

接收机确定是否发送的数据能被解码。如果该数据能被解码,则接收才几发送一个确认到发送^L,它终止当前的CG0P170的任何另外的冗余 传输。该传输随后被解码180并且被发送到用户190。在图2中表示根据一个实施方案的数据和奇偶校验分组传输次 序。首先,当前的CGOP的数据分组被发送到接收机210。该数据分组 可以和来自其它CGOP220的数据、奇偶校验分组、或两者一起被交织。 对应于当前CGOP的奇偶校验分组随后被发送230,直到来自接收机的 确认到达240,或者直到达到或超过奇偶校验分组的最大预定数量 250。在一个实施方案中,当前CGOP的数据分组在相同的CGOP奇偶校 验分组之前被发送。结果,当没有来自当前CGOP的分组已经被丟失时, 数据传输和处理额外开销可以被减少。在一个实施方案中,来自不同 的CGOP的分组能被交织以便给接收机足够的时间来处理和发送确认到 发送机。在一个实施方案中,该接收机执行GOP确认协议,当该接收机能 够解码该GOP数据时,它发送一个确认到发送机。该接收机通过不发 送一个确认到该接收机隐含地请求更多的奇偶校验。该接收机可以为 相同的GOP发送多个确认。当接收机怀疑第一个确认在返回信道上被 (或可能被)丢失时,多个确认可以被使用。在一个使用RS编码的实施方案中,当正确接收的分组数恰好等于 原始数据分组数时,该确认能被发送。在实际的解码发生之前,该确 认可以被发送以便减少全部等待时间。如果全部数据分组无误差地到 达,则不需要解码并且该数据能被直接发送到用户应用。在一个使用托那多码的实施方案中,当正确接收的分组数等于原 始数据分组数乘某一预定的大于一的常数时,该确认能被发送。后面 的常数由一个计算机模拟确定以便提供某一想要的正确解码的概率并 且被确定用于每个托那多码。如果全部的数据分组无误差地到达,则 不需要解码并且该数据能被直接发送到用户应用。其它几个确认机制与这个系统兼容。确认分组包括CGOP数,此外 还可以包括附加的信息。附加的信息的形式可以是到服务器的控制消 息、信道统计和/或其它信息。在返回信道上误差的情况下,如分组删 除,该发送机只发送算法允许的最大数量的分组并且继续下一个G0P。 如果在全部奇偶校验被发送之后该数据仍然不可译码,则发送机继续 下一个G0P。在一个4吏用延迟敏感多媒体信息的实施方案中,传递时间 被设置上限以便推荐的解法能够作为是没有增加一个附加的误差分辨 才几制祐?f吏用。 一个实施方案可以定义一个较高水平的误差分辨协议。 该应用还可以被允许处理不可恢复的信道误差情况。在一个实施方案中,在此描述的推荐的方法和设备适用于在 IEEE802. 11无线LAN上视频流式传输。在UDP等级,如果为UDP业务 被均匀发送的物理层确认被抑制,则IEEE802.il网络充当一个分组删 除信道。在一个实施方案中,在物理层,来自移动接收机的重发和确 认被一个在视频流式传输应用中的多点传播IP地址抑制。为了数据业 务而从发送机到接收机维护UDP连接并且为了确认而从接收机到发送 机维护UDP连接。在一个实施方案中,通信的信道的概况被考虑到FEC参数(在一 个CGOP中的数据分组和奇偶校验分组数)以及在此描述的方法和设备 的其它特征。在一个实施方案中,一个CGOP大小和奇偶校验分组数可 以被选择,以便有一个高概率超过CGOP长度的分组删除的整数少于奇 偶校验分组数(对于RS编码)或者少于奇偶校验分组数乘某一预定的 大于一的常数(对于托那多码)。在一个实施方案中,在此描述的方法和设备能被用于在无线IP网 络上,从一个流式传输服务器到 一个接收设备的多媒体数据的流式传 输。例如, 一个实施方案能给IP网络提供误差复原能力,同时减少瞬 时等待时间以便在流式传输装置中改进数据的正确重放。一个实施方案还能被用于与媒体重放机制接口。例如, 一个实施 方案可以使用英特尔⑧媒体处理库框架,这样以致健壮的流式传输被无 缝地与重放机制集成。图3显示在一个IP网络上用UDP传送协议流式传输多媒体数据的 一个实施方案的框图。该多媒体数据310包括音频和/或视频数据,并 且以压缩或未压缩的形式存储在一个服务器320内。应用程序接口 (API ) 321被用于编码或者译码该多媒体数据并且把它存储在内部编 码器緩冲器322中。在一个实施方案中,该编码器可以依照一个活动 图像专家组(MPEG)或者其它的视频和音频编码标准。在一个实施方 案中,API把压缩的流标题的位置提供给分组化和FEC编码框323。在 一个实施方案中,分组化器(packet izer)和FEC创建数据分组和奇

偶校验分组。该多媒体数据可以以一个不连续的顺序净皮分组化。可替代地,不同的FEC可以^:用于不同的多媒体数据段。相反地, 一些多媒体数据可以不被包括在数据分组中。该分组化的数据和奇偶校验被存储在内部分组緩冲器324中。API提供类似于编码器緩冲器的管理功 能。特别地,在一个分组基础上,输入/输出(I/O)框325能够随机 地接入在该分组緩冲器中的数据。API还提供有关被I/O需要的分组内 容的其它附加信息。1/0框的功能是在IP网络上执行分组传递并且在 服务器和客户之间提供控制链路用于ACK传输。I/O可以发送分组若干 次,从传输緩冲器丟弃分组或者任意地调度分组传输到代表IP网络 330的插座API。代表服务器的全部三个主要的框被一个中央较高等级 进程326控制,它使用它们的API设置这三个部件的可变参数并且还 在框和数据緩冲器之间管理数据流。在用户侧340,来自IP网络的数据被1/0框341接收并且被放到 分组緩冲器342中。I/O框还负责按客户进程343的指示把ACK发送 回服务器側。1/0还可以被用于发送其它控制信息到服务器侧。拆分组 和FEC解码框344处理来自分组緩冲器342的数据。该拆分组和FEC 解码框负责校正数据分组删除并且以能被下面的解码框处理的形式给 出多媒体编码的数据。通过解码緩冲器346,被压缩的多媒体数据被发 送到API 345用于解码进程。API解压缩该多媒体数据并且把它输出 到显示器350。客户控制343在描述的三个框之间管理数据流,控制到 接收机的ACK和其它通信。上述方法能够作为一组指令被存储在一个计算机系统(例如,机 顶盒、录像机、等等)中以便被执行。此外,执行上述方法的指令可 替代地能被存储在其它形式的机器可读取的媒体上,包括磁盘和光 盘。例如,本发明的方法能被存储在机器可读取的媒体,如可以通过 一个磁盘驱动器(或者计算机可读取的媒体驱动器)被存取的磁盘或 者光盘上。而且,该指令能够在一个数据网上以一个编译的和链接的 版本形式被下载到一个计算设备中。可替代地,执行如上面讨论的方法的逻辑,能够在附加的计算机 和/或机器可读取的媒体中被实现,所述媒体是诸如象多个大规模集成 电路(LSI )、多个专用集成电路(ASIC)、如多个电可擦可编程只读 存储器(EEPROM)的固件的离散硬件部件;以及电学的、光学的、声

的和其它形式的传播信号(例如,载波、红外线信号、数字信号等); 及其它,尽管参考特定的典型的实施方案已经描述了本发明,但是,显然 对于这些实施方案可以产生不背离本发明更宽阔的精神和范围的各种 修改和变化。因此,说明书和附图被看作是一个说明性的而不是一个 限制性。

Claims (12)

1.一种方法,包括: 把一种前向纠错码应用于第一组数据分组,以便通过把一个奇偶校验分组集补充到所述第一组数据分组而创立一组被编码的分组; 发送所述第一组数据分组,并且在所述第一组数据分组已经被发送之后发送相应的奇偶校验分组集; 接收一个肯定确认信号; 响应接收所述肯定确认信号,停止发送附加的奇偶校验分组;并且 响应未接收所述肯定确认信号,继续发送所述奇偶校验分组; 其中所述第一组数据分组包括多媒体数据分组,并且所述发送包括在一个无线网络上发送,发送所述多媒体数据分组包括在一个互联网协议网络上进行多媒体流式传输,而所述多媒体流式传输包括通过多点传播互联网协议地址来抑制物理层确认。
2. 如权利要求l所述的方法,其中,所述多媒体流式传输包括 在一个无线网络上通过IEEE 802. 11标准进行流式传输。
3. 如权利要求l所述的方法,其中,所述应用一种前向纠错码 包括把里德-所罗门码应用于所述第 一组数据分组。
4. 如权利要求l所述的方法,其中,所述应用一种前向纠错码 包括把托那多码应用于所述第 一组数据分组。
5. 如权利要求l所述的方法,其中,发送所述第一组分组包括 交织和发送单独的第二组数据分组。
6. 如权利要求l所述的方法,其中,所述接收机为一组分组发 送多个确认信号。
7. 如权利要求1所述的方法,还包括响应包括在所述肯定确认信 号中的数据而操作多个奇偶校验分组。
8. —种系统,包括:把一种前向纠错码应用于第一组数据分组以便通过把一个奇偶校验 分组集补充到所述第一组数据分组来创立一组被编码的分组的一个编码 器;发送机,在网络上发送所述第 一组数据分组到 一个接收机并且发送 相应的奇偶校验分组集; 接收一个肯定确认信号的一个接收机,其中,响应接收所述肯定 确认信号,所述发送机停止发送附加的奇偶校验分组,并且响应未接收所述肯定确认信号,继续发送所述奇偶校验分组;其中所述发送机在一个互联网协议网络上流式传输多媒体数据分 组,所述发送机通过多点传播互联网协议地址来抑制物理层确认。
9. 如权利要求8所述的系统,其中,所述发送机在一个无线网络 上通过一个IEEE 802. 11标准流式传输多媒体数据分组。
10. 如权利要求8所述的系统,其中,所述编码器把里德-所罗门 码应用于所述第 一组数据分组。
11. 如权利要求8所述的系统,其中,所述编码器把托那多码应 用于所述第 一组数据分组。
12. 如权利要求8所述的系统,其中,所述发送机把单独的第二 组数据分组与所述笫 一组数据分组交织。
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