CN101091347A - 用于数据链路层的前向纠错和自动重复请求联合操作 - Google Patents

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CN101091347A CNA2004800447842A CN200480044784A CN101091347A CN 101091347 A CN101091347 A CN 101091347A CN A2004800447842 A CNA2004800447842 A CN A2004800447842A CN 200480044784 A CN200480044784 A CN 200480044784A CN 101091347 A CN101091347 A CN 101091347A
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Abstract

为通信信号的纠错提供方法及装置。在通信网络的物理层之上进行前向纠错(FEC)技术和自动重复请求(ARQ)技术的联合操作。如果差错的数量等于或小于差错门限，则应用前向纠错。如果在采用前向纠错解码之后差错保留在数据中，或者如果纠错模块报告数据中的失败，则应用自动重复请求技术。在一个实施例中，差错门限为两个差错或更少。在一个实施例中，在数据链路层中采用提供0.98或更高的码率的前向纠错模块对信息编码。

Description

用于数据链路层的前向纠错和自动重复请求联合操作
技术领域
本发明的实施例一般涉及通信信号的纠错。
背景技术
通信网络通常包括来自各种厂商的、在网络中的设备之间发送数据和信息的设备。为了促进厂商设备之间的互通性，开放式系统互连(OSI)参考模型是为这种互通性提供标准体系结构的广泛接受的结构。与OSI参考模型相似的模型可包括处于最低结构层的物理层，之后是数据链路层。在数据链路层之上，模型可包括高阶层，诸如网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。这些层还可包括子层。
物理层处理通过物理媒体的比特流的传输。它还处理访问物理媒体的机械、电气、功能和程序特性。数据链路层处理通过物理层的信息的可靠传递。它还发送用于同步、差错控制和流量控制的块或帧。数据链路层可包括媒体访问控制(MAC)层和逻辑链路控制层(LLC)。MAC层或子层的功能可包括把数据组装为具有地址和检错字段的帧以便传送，伪装帧并在接收时执行地址识别和检错，以及控制对物理层的访问。LLC层可包括诸如与高层接口和执行流量及差错控制之类的功能。
除了处理各种厂商设备的接口之外，通信网络，例如计算机网络，还必须处理网络的通信信道中数据传输期间的差错。通信信道无论是光纤信道、同轴信道、有线信道、无线信道，还是连接其中传递大量数据的系统中的位置的总线，均可能对通过信道传送的信息添加噪声和差错。各种技术可用来处理数据传输中的差错。一种方法是在通信网络的物理层上采用前向纠错(FEC)。另一种方法是在通信网络的数据链路层上采用自动重复请求(ARQ)。
为了纠正通信信道所添加的差错，信息可采取码字的形式发送，其中各码字包含相同的总位数，以及在其中，位数是信息(消息)位，并且多个位用于纠错。具有n位的长度的码字包含用于代码的消息长度的k位以及r＝n-k个冗余位。r位用于纠错。为了进入无错数据传输，代码的纠错能力可通过采用代码冗余度来提高。或者，可采用大量重传。任一种方法可对通信过程增加复杂度。但是，存在等待时间关键的通信(实时音频和视频)的情况，在其中，最大数据延迟受到限制，并且或者不允许ARQ，或者严格地预先定义可能ARQ的最大数量。在高速数据通信中，所需的是一种可靠方案，它以尽可能少的差错提供信息，但同时可在不太复杂的情况下实现。
附图说明
图1说明包括在通信网络的物理层之上执行的前向纠错和自动重复请求的方法的一个实施例的流程图。
图2说明包括以高码率在数据链路层中对信息编码的方法的一个实施例的流程图。
图3说明在物理层之上进行前向纠错和自动重复请求的装置的一个实施例的框图。
图4说明以高码率在数据链路层中对信息编码的装置的一个实施例的框图。
图5说明其中FEC编码器和FEC解码器在物理层之上操作的通信系统的结构的一个实施例。
图6说明通信网络的一个实施例的框图，其中包括具有数据链路层中有高码率的前向纠错模块以对信息编码的系统以及具有数据链路层中对数据解码的前向纠错调制和数据链路层中生成自动重复请求的完整性控制的系统。
图7说明采用前向纠错和自动重复请求的联合操作的一个实施例相对于仅自动重复请求操作的性能的一个实例。
图8说明具有前向纠错模块以便对数据解码以及具有完整性控制以便生成自动重复请求的系统的一个实施例的框图，在其中，根据各种实施例在物理层之上配置解码前向纠错模块和生成自动重复请求的完整性控制。
具体实施方式
以下详细描述涉及附图，附图以举例说明的方式示出可实施本发明的具体细节和实施例。对这些实施例进行足够详细的描述以使本领域的技术人员能够实施本发明。可采用其它实施例，并且可进行结构、逻辑以及电气变更，而没有背离本发明的范围。本文公开的各种实施例不一定互斥，因为一些公开的实施例可与其它一个或多个公开的实施例结合以组成新的实施例。因此，以下详细描述不是限制性的，本发明的实施例的范围仅由所附权利要求以及这类权利要求涵盖的全部等效范围来定义。
提供无错数据传输的当前程序采用数据的重传。这些数据重传与前向纠错技术无关地进行。伴随的重传是提供数据时的延迟。因大平均数量的所需重传而产生的这种数据延迟可能在通信网络中的数据传输质量方面起重要作用。如果差错块与级联码块匹配，则级联码应用用来提供零差错概率可能是有用的。但是，所得级联码字可变为极大，它不适合于小尺寸的数据链路层分组。
对于10千兆位(10G)以太网中物理层的建议包括物理层上的编码调制。实验表明，在物理层编码调制之后，差错具有特殊分布。尽管事实上物理层上的编码解调之后的整体误码率大约为10×10-8，但是差错不是均匀地分布于数据帧上。在物理层上采用更有效代码导致物理层复杂化而没有任何明显增益，因为纠错将在具有1-2个差错的帧中以及在具有50个及更多差错的帧中插入相等的冗余度。在具有1-2个差错的帧的情况中，代码冗余度可能是多余的。在具有50个及更多差错的帧的情况中，解码可能不会纠正所有差错，因而可能不会提供等于零的差错概率。用于可靠通信的一般解决方案分开使用FEC和ARQ，在其中，重传仅用来提供物理级之上的层上的数据完整性。为了提供无错数据传输，可在物理层上增加代码的纠错能力，从而提供代码冗余度。或者，可采用数据链路层上的较大数量的重传。
10G以太网的物理层(PHY)上的编码调制和纠错可包括物理层纠错之后的所定义误码率和差错分布。当前，IEEE 802.3TM标准的10G以太网的任务小组已经采纳根据低密度奇偶校验(LDPC)编码调制方案把物理层上的编码调制用于10G以太网PHY。LDPC代码因加性白高斯噪声(AWGN)信道中实现的低解码复杂度和误码率(BER)而在高速通信系统中提供前向纠错工具。已知的LDPC解码器的实例其中还包括最小和算法、后验概率(APP)解码算法和均匀最大功效(UMP)解码器。
LDPC代码可采用包含大多数零和有限数量的一的奇偶校验矩阵。二元(n，γ，ρ)LDPC代码具有n位的码字长度或块长度以及其中在各列中确切具有γ个一以及在各行中确切具有ρ个一的奇偶校验矩阵。在LDPC代码中，各代码位通过γ个奇偶校验来校验，以及各奇偶校验采用ρ个代码位。此外，代码具有定义为R＝k/n的码率，其中k是具有n位的码字中的消息(信息)位的数量。
数据链路网络层的操作可取决于物理层的属性。所考虑的10G以太网物理层的属性包括物理层不是完全无错的事实。此外，基于物理层LDPC的编码调制方案因LDPC代码的块性质而采用具有块结构的帧。例如，整体帧大小可能大约为2000-6000位。LDPC代码的标准解码(置信传播或者其它任何快速解码算法)可包括迭代的、逐个符号解码的解码。通过逐个符号解码，关于整个LDPC码字内的位的判定在解码期间独立地进行。但是，尽管LDPC代码为块代码的事实，但整个码字的差错解码可能不包含许多差错位。例如，如果码字长度为2000，则可能的情况包括每个码字1个差错位、2个差错位、50-100个差错位等。由于LDPC代码的属性，当LDPC代码用于10G以太网网络的物理层上的编码调制时，在解码和解调之后的数据块中的差错分布是不均匀的。存在三种最可能的情况：整个块是无错的，块在每一个块包含1-2个差错，以及块在每一个块包含50个及更多差错。为了提供无错数据传输，差错可经由数据链路层上的ARQ来纠正。
诸如IEEE 802.3TM标准之类的标准采用了MAC子层来解决在并发媒体访问时发生的冲突。10G以太网设计成仅用于全双工传输而不用于半双工。在全双工模式中没有冲突，因此，MAC子层的一个功能是经由计算和检查帧循环冗余校验(CRC)值、如CRC32值来控制数据完整性。如果帧校验和不正确，则所接收帧被丢弃，以及MAC客户机报告发生了差错，但是没有在MAC级采取重传尝试。不良或被丢弃帧的重传仅在高两层、在诸如TCP/IP等的传输层上发起。此外，高达1G的以太网物理层被假设为无错的，但是10G以太网在其当前阶段不满足这样一种要求。当前，数据链路层上的传统方案不考虑来自物理层的差错的性质，而且重传是为数据链路层提供无错传输的唯一途径。
在一个实施例中，从通信信道接收的信号可采用前向纠错技术和自动重复请求技术通过在通信网络的物理层之上的联合操作来处理。尽管事实上物理层上的编码解调之后的整体误码率例如大约为10×10-8，但差错不是均匀地分布于数据帧上，如上所述。由于为具有1-2个差错的帧提供代码冗余度是多余的，并且由于解码在具有50个及更多差错的帧的情况中可能不会纠正所有差错，因此，物理层之上的FEC技术和ARQ的联合操作的一个实施例可提供可靠的数据通信。在一个实施例中，为了避免多余的重传，使用数据链路层中的高码率FEC(码率大约为0.98-0.999)，它允许纠正仅具有1-2个差错的物理层帧中的差错。具体码率的使用可为所生成的码字提供定义特性。对重传的请求可仅对于包含大量差错的物理层帧中的数据进行，因为采用FEC对这些帧中差错的纠正是不够的，并且导致不可接受的冗余度。实施例可在具有相似属性的未来10G以太网数据链路层和其它通信网络中实现。
在一个实施例中，对物理层帧纠正差错可分开进行。对于适用于10G以太网的实施例，由于10G以太网物理层差错的性质，在物理层之上具有极低冗余度的FEC被用来避免重传，但是也允许重传，以便提供整体无错传输。与级联码相比，联合FEC和ARQ方法用来找出冗余度与重传之间的平衡。联合FEC和ARQ的使用可能引起减少重传的数量。
图1说明包括在通信网络的物理层之上执行的前向纠错和自动重复请求的方法的一个实施例的流程图。在110，如果数据中的差错数量等于或小于差错门限，则在通信网络的物理层之上采用前向纠错技术对数据解码。在一个实施例中，差错门限设置为两个差错或更少。在一个实施例中，对于给定应用，差错门限是在物理层之上采用前向纠错技术所纠正的差错的数量。如果所接收数据中的差错数量小于或等于该门限，并且差错被纠正，则可提供表明解码成功的消息或指示符。在120，如果纠错模块报告出现了失败，或者如果在采用前向纠错技术解码之后数据中的差错仍然保留，则执行在物理层之上采用自动重复请求的重传数据的请求。
在一个实施例中，FEC技术可在数据链路层中执行。ARQ技术可在数据链路层中执行。在一个实施例中，FEC技术和ARQ技术均在数据链路层中执行。在一个实施例中，FEC技术可在媒体访问控制层中执行。ARQ技术可在媒体访问控制层中执行。在一个实施例中，FEC技术和ARQ技术均在媒体访问控制层中执行。可在数据中的信息已经在数据链路层中采用具有0.98或更高的码率的前向纠错编码器编码之后通过通信信道提供已解码的数据。在一个实施例中，这种码率可大约为0.99。在一个实施例中，可采用某个码率，它以某个速率操作，使得所需的重传数量为二或更少。在一个实施例中，从无线通信信道中接收数据。
图2说明包括以高码率在数据链路层中对信息编码的方法的一个实施例的流程图。在210，接收信息。在220，在数据链路层中对信息编码，以便提供具有0.98或更高的码率的码字。在230，传送码字。在数据链路层中对信息编码可适合于提供码字，使得对码字解码包括：如果数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则在物理链路层之上采用FEC技术对表示码字的数据进行解码。如果在物理链路层之上采用FEC技术解码之后，差错仍保留在数据中，则在物理层之上采用ARQ技术生成重传请求。如果在物理链路层之上采用FEC技术解码之后，纠错模块报告与数据有关的失败，则在物理层之上采用ARQ技术生成重传请求。在一个实施例中，提供具有大约0.99的码率的码字。在一个实施例中，提供具有某个码率的码字，使得所需的重传数量为二或更少。在一个实施例中，码字可在无线通信信道中传送。
图3说明在物理层之上进行前向纠错和自动重复请求的装置300的一个实施例。装置300可包括完整性控制310、前向纠错模块320以及在物理层340中配置成在网络中通信的接收机330。完整性控制310和FEC模块320配置在物理层340之上。如果数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则FEC模块320可配置成对接收机330获取的数据中的信息解码。如果FEC模块320纠正差错，则FEC模块可处于“成功”状态，并且可提供这种状态的指示。在一个实施例中，差错门限为两个差错或更少。在一个实施例中，对于给定应用，差错门限是在物理层之上采用FEC模块320纠正的差错的数量。如果在采用FEC模块320解码之后差错留在代码中，或者如果FEC模块320报告与数据有关的失败，则完整性控制310采用ARQ技术来请求数据的重传。差错门限不限于两个差错或更少，而是可对于该实施例适合的应用设置成适当的值。
在一个实施例中，FEC模块320可适合于在数据链路层中操作。配置成应用ARQ技术的完整性控制310可适合于在数据链路层中操作。在一个实施例中，配置成应用ARQ技术的FEC模块320和完整性控制310均可适合于在数据链路层中操作。在一个实施例中，FEC模块320可适合于在媒体访问控制层中操作。配置成应用ARQ技术的完整性控制310可适合于在媒体访问控制层中操作。在一个实施例中，FEC模块320和配置成应用ARQ技术的完整性控制310均可适合于在媒体访问控制层中操作。在一个实施例中，FEC模块320可用于对数据解码，所述数据具有在数据链路层中采用具有0.98或更高的码率的前向纠错编码器来编码的信息。在一个实施例中，装置300可配置为无线装置。
图4说明以高码率在数据链路层中对信息编码的装置400的一个实施例。装置400可包括配置在数据链路层425中的前向纠错模块420以及配置在物理层440中以便在网络中通信的发射机430。FEC模块420适合于对信息编码，以便提供具有0.98或更高的码率的码字。在一个实施例中，码率大约为0.99。发射机430把编码码字发送到通信信道上。
在一个实施例中，前向纠错模块420配置成提供码字，使得码字适合于在数据具有等于或小于差错门限的差错数量时，在物理层之上经受前向纠错技术以对表示码字的数据解码。在一个实施例中，差错门限为两个差错。如果在物理链路层之上采用FEC技术解码之后，差错留在数据中，则在物理层之上采用ARQ技术生成重传请求。如果在物理链路层之上采用FEC技术解码之后，纠错模块报告与数据有关的失败，则在物理层之上采用ARQ技术生成重传请求。在一个实施例中，提供具有大约0.99的码率的码字。在一个实施例中，提供具有某个码率的码字，使得所需的重传数量为二或更少。在一个实施例中，装置400配置为固定无线装置。
图5说明其中FEC编码器524和FEC解码器526在物理层之上操作的通信系统500的结构的一个实施例。通信系统500可包括具有FEC编码器524的网络节点504和具有FEC解码器526的网络节点506。网络节点504可包括可通信地耦合到发射机534的主机系统514。主机系统514可以通过与外围部件互连(PCI)或者与PCI express兼容的总线可通信地耦合到发射机534。发射机534传送从提供给编码器524的信息编码的码字。FEC编码器524可配置为发射机534的一部分或者配置在发射机534的外部，并且可接收来自主机系统514的信息。在一个实施例中，FEC编码器524在物理层之上以类似于本文所述的一个或多个实施例的方式操作。
网络节点506可包括可通信地耦合到接收机536的主机系统516。主机系统516可通过与PCI或者与PCI express兼容的总线可通信地耦合到接收机536。接收机536从信道510接收携带数据的信号。数据采用FEC解码器526解码为适当的码字，以便把信息提供给主机系统516。如果数据包含超过预定数量的差错供FEC解码器526纠正，则完整性控制546采用ARQ技术请求重传。在一个实施例中，FEC解码器526和完整性控制546在物理层之上以类似于本文所述的一个或多个实施例的方式操作。FEC解码器526和完整性控制546可配置为接收机536的一部分或者配置在接收机536的外部，并且可在解码后把信息提供给主机系统516。
网络节点504、506各可表示具有设置成例如按照IEEE 802.3an系列标准定义的10GBase-T操作的物理层(PHY)实体的处理系统。10GBase-T PHY可与例如IEEE体系结构中的10G媒体访问控制(MAC)和千兆位媒体独立接口(XGMII)进行接口。10GBase-T PHY例如可包括网络接口卡(NIC)的一部分。节点504、506可包括适合与10GBase-T设备配合使用的任何处理系统和/或通信装置。例如，节点504、506可实现为一对交换机、一对路由器、一对服务器、交换机和路由器、交换机和服务器、服务器和路由器、等等。另外，节点504、506还可以是10GBase-T在其中是系统的高速连接的模块化系统的组成部分。在一个实施例中，网络节点504、506可经过设置，使得主机系统514和主机系统516配置为单一主机系统。节点504、506的其它实例可包括高端服务器、超级计算机、群集器、网格计算、工作组交换上行链路、聚合上行链路、存储系统、等等。实施例不限于这个上下文中。
图6说明具有通过通信信道608进行通信的系统601和系统602的通信网络600的一个实施例的框图。系统602包括在数据链路层630-2中具有高码率、对信息编码的前向纠错模块605。系统601包括数据链路层630-1中对数据解码的前向纠错模块620以及数据链路层630-1中生成自动重复请求的完整性控制610。数据链路层630-1是相对于系统601的通信网络600的数据链路层，而数据链路层630-2则是相对于系统602的通信网络600的数据链路层。类似地，物理层640-1是相对于系统601的通信网络600的物理层，而物理层640-2则是相对于系统602的通信网络600的物理层。
通信信道608耦合系统601和系统602以提供用于在系统601与602之间传播信息的媒体。在一个实施例中，通信信道608可以是全双工信道。通信信道608可包括但不限于光纤信道、有线信道、用于读取存储单元中存储的数据的信道或者无线信道。另外，用于解码和编码的实施例可适合与用于通过任何通信信道进行传送的任何协议配合使用。
除了FEC编码器模块605之外，系统602还可包括分离分组的分离单元615、缓冲器625、确认和重传单元655、解调单元645以及数据从其中被传送到通信信道608上的编码调制单元635。FEC编码器模块605可适合于以0.98或更好的码率对信息编码。在一个实施例中，FEC编码器模块605具有大约0.99的码率。FEC编码器模块605生成的码字可提供给编码调制单元635。在编码调制单元635，可在物理层640-2上应用前向纠错技术。
除了完整性控制610和FEC模块620之外，系统601还可包括组合来自分组的数据的组合单元615、对系统601与之通信的系统发送确认和重复请求的编码调制单元670、以及接收来自通信信道608的信号的解调单元660。在编码调制单元670，前向纠错技术可在物理层640-1上应用于发送到通信信道608的重复请求和确认。
FEC模块620可适合于对具有小于差错门限的差错数量的码字进行解码。在一个实施例中，差错门限设置为两个差错。在一个实施例中，差错门限设置为一个差错。差错门限不限于两个差错或更少，而是可对于该实施例适合的应用设置成适当的值。完整性控制610可适合于对于在采用FEC模块605解码之后仍然保留的差错或者在FEC模块605报告与数据有关的差错时实现ARQ技术。在一个实施例中，差错门限可在软件中作为可在操作中不同时间应用的一组值来存储。
可实现通信网络600、系统601和系统602的各种实施例。通信网络600可以是采用光纤、同轴电缆或电线作为用于通信网络600的各种节点之间通信信道的媒体的基于陆地的网络。配置为基于陆地的网络或者配置为基于无线的网络的通信网络600的各节点可包含系统602的一种形式和/或系统601的一种形式或者作为系统602和系统601的组合的系统。通信网络600可实现为无线网络，在其中，系统602和601配置为通信网络600的节点的一部分，或者配置为接收来自通信网络600的节点的信号的无线接收装置的一部分。系统601和系统602可配置为诸如固定无线装置和基站等的网络组件的一部分，但不限于所述网络组件，并且可配置为诸如便携无线装置、手持通信装置、计算机和膝上型计算装置等的无线接收装置的一部分，但不限于这些无线接收装置。虽然未示出，但是，配置在无线通信系统600中的系统601和602可包括用于发射和接收信号的天线。差错处理方案和装置不限制例如系统601、602中的天线之类的支持组件的类型或配置。在一个实施例中，可利用实质上全向的天线。
图7针对数据链路层中的操作说明前向纠错和自动重复请求的联合操作相对于仅自动重复请求的一个实施例。联合FEC和ARQ操作由曲线705表示，而只有ARQ的操作则由曲线710表示。在37dB的信噪比(SNR)处，仅ARQ的重传的平均数量大约为2.75×10-3，而联合FEC和ARQ操作的重传的平均数量则大约为1.8×10-3。对于具有1Mb的文件长度的文件的传送，来自数据链路层上的联合FEC和ARQ的增益大约为2μs。
如本文所述的对信号解码的数据链路层之上的前向纠错技术和自动重复请求技术的联合操作的装置及方法的各种实施例或者实施例的组合可通过硬件实现、软件实现以及硬件和软件实现的组合来实现。如本文所述的用于采用具有0.98或更高的码率的前向纠错在数据链路层上对信息编码的装置及方法的各种实施例可通过硬件实现、软件实现以及硬件和软件实现的组合来实现。各种实施例包括用于以0.98或更高的码率进行解码和FEC编码的数据链路层之上的前向纠错技术和自动重复请求技术的联合操作。这些实现可包括计算机可读媒体，其中具有计算机可执行指令，用于执行数据链路层之上的前向纠错技术和自动重复请求技术的联合操作的一个实施例和/或采用利用具有0.98或更高的码率的前向纠错在数据链路层上对信息编码的一个实施例。计算机可读媒体不限于任何一种类型的媒体。所使用的计算机可读媒体将取决于采用在数据链路层中以0.98或更高的码率对信息进行联合FEC/ARQ操作和/或FEC编码的一个实施例的应用。在一个实施例中，对于来自物理层的信道中的数据传输，耦合到接收机和/或发射机的处理器可采用它所耦合的各种形式的存储器和计算机可读媒体，以指导在数据链路层中以0.98或更高的码率对信息的联合FEC/ARQ解码操作和/或FEC编码。在一个实施例中，存储器可存储用于本文所述的各种实施例中的参数。
图8说明具有前向纠错模块以便对数据解码以及具有完整性控制以便生成自动重复请求的系统800的一个实施例的框图，在其中，根据各种实施例，在物理层之上配置解码前向纠错模块和生成自动重复请求的完整性控制。系统800可包括数据链路层中对信息编码的高码率前向纠错模块。这样一种编码器可实现为具有大约0.98或更高的码率的FEC编码器。系统800包括控制器810、电子设备820和总线830，在其中，总线830提供控制器810与电子设备820之间以及控制器810与通信单元840之间的导电性。一个实施例可包括耦合到总线830的一个或多个附加外围设备860。总线830可与PCI或者与PCI express兼容。在一个实施例中，通信单元840可包括网络接口卡。在一个实施例中，通信单元840可以是适合与10GBase-T设备配合使用的通信设备。在一个无线实施例中，通信单元840耦合到天线850。在一个实施例中，天线850可以是实质上全向的天线。电子系统800可包括但不限于信息处理设备、无线系统、电信系统、光纤系统、电光系统和计算机。
在一个实施例中，控制器810是处理器。在一个实施例中，电子设备820是存储在系统800所耦合的通信网络的物理层之上针对系统800所接收的数据执行FEC技术和ARQ技术的计算机可执行指令的存储器。外围设备860可包括显示器、附加存储装置存储器或者可结合控制器810工作的其它控制设备。或者，外围设备860可包括显示器、附加存储装置存储器或者可结合控制器810、通信单元840和/或电子设备820工作的其它控制设备。
在物理层之上操作的联合FEC和ARQ方案的实施例可适合用于与通信信道配合工作的任何系统。通信信道可以是基于陆地的通信网络或无线通信网络的一部分。实际上，实施例可能完全实现为采用多载波无线通信信道(例如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)等)的任何无线系统的一部分，例如可非限制性地用于无线个人区域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、无线广域网(WWAN)、蜂窝网络、第三代(3G)网络、第四代(4G)网络、通用移动电话系统(UMTS)以及类似的通信系统中。
在物理层之上的联合FEC和ARQ操作的各种实施例提供因重传数量的最小化而减少消息延迟的方法及装置。联合FEC和ARQ的各种实施例还提供因匹配重传而近似等于零的整体差错概率。这些各种实施例允许物理层纠错保持“原样”而没有更复杂化，因为这类配置减小或消除让诸如10G以太网等的网络上的物理层无错的需要。此外，降低自动重复请求的数量允许整体数据传递速率的增加，尽管使用附加前向纠错。采用具有大约0.98或更高的码率的FEC编码器，所需的纠错可在MAC层上执行，避免了长分组的重传。
通过在物理层之上的级采用纠错码来提高传输质量趋向于编码系统的优化，即代码参数、多级编码调制属性等。物理级上的编码调制方案可经过选择，以便提供差错的不均匀分布，如采用LDPC编码调制在PAM中进行的那样。但是，可使差错组之间的距离更大。例如，对于联合FEC和ARQ操作，LDPC编码调制的结果可包括其中2-3个差错可能是最可能的帧，以及其它帧可能根本不含差错或者包含极大数量的差错(100-150个及以上)。差错组之间的更大距离可能产生联合FEC和ARQ操作的更好结果。FEC与ARQ之间的折衷可用于在低SNR时操作。如果延迟时间不关键，则通过增加延迟并正确地选择物理层上及其之上的代码，功耗的明显增益是可能的。另外，在物理层上的其它编码调制方案可用于提供物理层上的非零差错概率和差错组之间的大距离。联合FEC和ARQ操作的应用不仅可在10G以太网网络上使用，而且可用于一对一传输模式以及一对多传输模式(广播、多播)中的无线通信。
虽然本文已经说明和描述了具体实施例，但是本领域的技术人员会了解，可用于实现相同用途的任何方案均可取代所述的具体实施例。本申请意在涵盖本发明的实施例的任何修改或变更。要理解，以上描述是用来说明而不是限制，并且本文使用的措辞或术语是为了便于描述而不是限制。通过阅读以上描述，本领域的技术人员会清楚以上实施例以及其它实施例的组合。本发明的范围包括采用上述结构和制作方法的实施例的其它任何应用。本发明的实施例的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求涵盖的全部等效范围来确定。

Claims (49)

1.一种方法，包括：
采用前向纠错技术对具有等于或小于差错门限的差错数量的数据进行解码；以及
如果在使用所述前向纠错技术之后差错保留在所述数据中，则采用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中在通信网络的物理层之上执行所述前向纠错技术和所述自动重复请求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果纠错模块报告失败，则在通信网络的物理层之上采用自动重复请求来请求所述数据的重传。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用前向纠错技术包括在数据链路层中执行所述前向纠错技术。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用前向纠错技术包括在媒体访问控制层中执行所述前向纠错技术。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，解码包括对在数据链路层中采用具有0.98或更高的码率的前向纠错编码器来编码的数据进行解码。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，解码包括对在数据链路层中采用具有使得请求所述数据的重传的步骤执行两次或更少次数的码率的前向纠错编码器来编码的数据进行解码。
8.一种方法，包括：
接收信息；
在数据链路层中采用前向纠错编码器对所述信息编码，从而提供具有0.98或更高的码率的码字；以及
传送所述码字。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在数据链路层中对所述信息编码以提供码字包括对所述信息编码，使得对所述码字解码包括：
如果表示所述码字的数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则采用前向纠错技术对所述数据解码；以及
如果在使用前向纠错技术解码之后所述数据中的差错保留，或者如果纠错模块报告失败，则采用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中在通信网络的物理层之上执行所述前向纠错技术和所述自动重复请求。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述信息编码包括在所述数据链路层中对所述信息编码以提供具有大约0.99的码率的码字。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，传送所述码字包括以无线方式传送所述码字。
13.一种计算机可读媒体，具有计算机可执行指令，用于
执行包括以下步骤的方法：
采用前向纠错技术对具有等于或小于差错门限的差错数量的数据进行解码；以及
如果在使用所述前向纠错技术之后差错保留在所述数据中，则采用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中在通信网络的物理层之上执行所述前向纠错技术和所述自动重复请求。
14.如权利要求13所述的计算机可读媒体，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
15.如权利要求13所述的计算机可读媒体，其特征在于，采用前向纠错技术包括在数据链路层中执行所述前向纠错技术。
16.如权利要求13所述的计算机可读媒体，其特征在于，所述计算机可读媒体是无线系统的组件。
17.一种计算机可读媒体，具有计算机可执行指令，用于
执行包括以下步骤的方法：
接收信息；
在数据链路层中采用前向纠错编码器对所述信息编码，从而提供具有0.98或更高的码率的码字；以及
传送所述码字。
18.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，所述计算机可读媒体包括在数据链路层中对所述信息编码以提供码字、使得对所述码字解码包括以下步骤的计算机可执行指令：
如果所述数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则采用前向纠错技术对表示所述码字的数据解码；以及
如果在使用前向纠错技术解码之后所述数据中的差错保留，或者如果纠错模块报告失败，则采用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中在通信网络的物理层之上执行所述前向纠错技术和所述自动重复请求。
19.如权利要求18所述的计算机可读媒体，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
20.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，对所述信息编码包括在所述数据链路层中对所述信息编码以提供具有大约0.99的码率的码字。
21.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，所述计算机可读媒体包括传送所述码字的计算机可执行指令，包括以无线方式传送所述码字。
22.一种装置，包括：
前向纠错模块，如果得到的数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则对所述数据中的信息进行解码；以及
完整性控制，如果在使用所述前向纠错模块之后差错保留在所述数据中，则采用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中所述前向纠错模块和所述完整性控制适合于在通信网络的物理层之上操作。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述完整性控制适合于在纠错模块报告失败的情况下采用自动重复请求来请求所述数据的重传。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述前向纠错模块适合于在所述通信网络的数据链路层中操作。
26.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述前向纠错模块适合于在所述通信网络的媒体访问控制层中操作。
27.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述前向纠错模块适合用于对已经在数据链路层中采用具有0.98或更高的码率的前向纠错编码器来编码的数据进行解码。
28.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置是无线装置。
29.一种装置，包括：
数据链路层中的前向纠错模块，对信息编码以提供具有0.98或更高的码率的码字；以及
发射机，传送所述码字。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述前向纠错模块适合于提供所述码字，使得所述码字适合于经受
前向纠错技术，如果所述数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则对表示所述码字的数据解码，以及如果在使用所述前向纠错技术之后差错保留在所述数据中，则采用自动重复请求发送重传所述码字的请求，其中所述装置适合于在物理层之上执行所述前向纠错技术和所述自动重复请求。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
32.如权利要求29所述的装置，其特征在于，码率大约为0.99。
33.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述装置是固定无线装置。
34.一种系统，包括：
主机系统；以及
接收机，可通信地耦合到所述主机系统，所述接收机获取信号；
前向纠错模块，如果来自所获取信号的数据具有等于或小于差错门限的差错数量，则对所述数据解码；以及
完整性控制，如果在通过所述前向纠错模块解码之后差错保留在所述数据中，则适合于使用自动重复请求来请求所述数据的重传，其中所述前向纠错模块和所述完整性控制适合于在通信网络的物理层之上操作。
35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述差错门限为两个差错或更少。
36.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述前向纠错模块适合于在所述通信网络的数据链路层中操作。
37.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述接收机适合于连接到网络接口卡。
38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述网络接口卡包括10GBase-T设备。
39.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述主机系统包括处理系统。
40.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述主机系统包括计算机、交换机、路由器或服务器中的一个或多个。
41.如权利要求34所述的系统，其特征在于，还包括可通信地把所述主机系统耦合到所述接收机的总线。
42.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述总线与PCI兼容。
43.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述总线与PCIexpress兼容。
44.一种系统，包括：
数据链路层中的前向纠错模块，对信息编码以提供具有0.98或更高的码率的码字；
发射机，传送所述码字；以及
主机系统，可通信地耦合到所述发射机。
45.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述发射机适合于连接到网络接口卡。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述网络接口卡包括10GBase-T设备。
47.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述主机系统包括计算机、交换机、路由器或服务器中的一个或多个。
48.如权利要求44所述的系统，其特征在于，还包括可通信地把所述主机系统耦合到所述发射机的总线，其中所述总线与PCI兼容。
49.如权利要求44所述的系统，其特征在于，还包括可通信地把所述主机系统耦合到所述发射机的总线，其中所述总线与PCI express兼容。
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