CN101174929A

CN101174929A - 数据压缩方法、装置及自动请求重发反馈系统

Info

Publication number: CN101174929A
Application number: CNA200610138008XA
Authority: CN
Inventors: 包毅
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-07
Also published as: WO2008052483A1

Abstract

本发明公开了一种数据压缩方法、装置及自动请求重发反馈系统，该方法包括：依据式Ⅰ，确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述数据包数目；其中，所述n的取值是k的整数倍，k取值是任意的非零自然数；依据关系：式Ⅱ，用所述n个比特位表示所确定的值m，构成压缩后的数据包数目标识字段；该方法进一步包括用少于所述连续具有相同差错校验结果数据包数目的比特位，标识所述具有相同差错校验结果的数据包校验结果，所述比特位顺序构成压缩后错误指示字段。本发明还公开了一种相应的数据压缩装置，以及采用该数据压缩装置的自动请求重发反馈系统。采用本发明所提供方法减少了自动请求重发系统中因反馈所引起的系统开销，节约系统资源。

Description

数据压缩方法、装置及自动请求重发反馈系统

技术领域

本发明涉及数据通信领域，具体涉及一种对自动请求重发机制中所产生的差错校验结果数据进行压缩的方法、装置及自动请求重发反馈系统。

背景技术

通信网络节点之间传送数据时，由于传输信道不可靠，容易造成数据包的丢失和出错，其中，丢失也是一种错误；因此，接收端需要对数据包进行差错校验，然后向发送端反馈数据包的差错校验结果，告诉发送端哪些数据包已被正确接收，哪些数据包错误。发送端在收到差错校验结果后，自动重复发送出错的数据包至接收端，直到该数据包被正确接收，这种技术叫做自动请求重发(ARQ)。

图1所示为现有技术中简化的ARQ机制工作原理的示意图，发送端101向接收端102发送被编号的数据包，接收端收到数据包后，向发送端反馈差错校验结果，图1中说明了两种校验结果，对于第一种反馈103，接收端反馈的差错校验结果ACK，说明序列号为1的数据包正确；对于第二种反馈104，接收端反馈的校验结果NAK说明序列号为2的数据包出错，并且发送端101应当重新发送。

以上简要介绍了ARQ机制的工作原理，从中可知，ARQ机制的实现主要在于对数据包进行差错校验后，将差错检验结果反馈给发送端。这时会遇到一个问题，即数据包数量非常庞大时，如果将差错检验结果不做任何处理就直接反馈给发送端，则会过多占用系统资源，反馈开销过大。

目前，在3GPP标准中有以下三种方法对差错校验结果进行压缩：

一、List压缩方法：该方法将差错校验结果压缩成包含至少一个出错数据包序列号SN，及至少一个用于表示在所述出错数据包后连续出错数据包数目的字段L的响应消息；其中，规定数据包序列号占用比特数为12，字段L占用比特数为4。

由该压缩方法得到的反馈响应消息内容如图2所示，图中SN_LENGTH表示出错的数据包序列号，L_LENGTH表示对应序列号数据包后面有多少个数据包出错，LENGTH表示一共有多少对SN_LENGTH和L_LENGTH，比如，如果SN₁＝5，L₁＝10则表示5号数据包出错，并且在5号数据包后有10个数据包出错。

由前面的分析可知，字段L占用比特数固定为4，那么L最多只能表示15个数据包出错，一旦出错数据包数目超过15，则必须再加入一个数据包序列号及字段L，因此，本压缩方法的缺点在于：当连续出错数据包数目非常庞大时，压缩得到的响应消息占用比特数过多，将该响应消息应用于ARQ反馈系统则会使得反馈时占用系统资源过多，反馈开销大。

二、Bitmap压缩方法：该方法将差错校验结果压缩成一个包含位图信息(Bitmap)及位图信息的第一个比特所对应的数据包序列号的响应消息。

参考图3，用该方法得到的响应消息包括以下几个部分：LENGTH，其中LENGTH加1可得到位图的字节数目；FSN表示Bitmap第一个比特对应的数据块序号，FSN加bit_position即可得到其他数据包序号，bit_position指的是Bitmap中其他bit距离第一个比特的偏移量，bit_position取值是从零开始的连续的自然数；Bitmap对应比特的0值或1值，表示该bit对应的数据包出错(NAK)或正确(ACK)。

Bitmap中第一个bit的bit_positon是0，表示序号为FSN的数据包正确，其他数据包正确与否可以从Bitmap对应比特信息中查询出来，比如，bit_positon为4的比特所对应的数据包序号为FSN加4，该比特在Bitmap中的值为1，说明数据包正确，即ACK，同理可得序号为FSN加6的数据包对应Bitmap中比特值为0，表示该数据包没有被正确接收，即NAK；

采用位图法只发送一个数据包序列号，根据该序列号可以很容易在位图信息中查询到其他数据包的差错校验结果，省去了反馈数据包序列号的开销，但是由于对位图信息没有作任何处理，因此，当数据包数量庞大时，采用该方法系统开销依旧很大。

三、Rlist压缩方法：将差错校验结果压缩成包含一个出错数据包的序号FSN，以及字段CW(Code Word)的响应消息；其中，CW表示下一个出错的数据包距离响应消息中所包含的出错数据包的长度；该方法可以理解为对位图法中的位图信息进行了压缩。

用该方法得到的响应消息如图4所示，图中LENGTH表示字段CW的数目，每个CW占有4个比特，每个CW含义参见表1：

Code Word	Description
Code Word	Description	X₁ X₂ X₃0	末尾0表示下一个CW中的X₁ X₂ X₃是本CW的低位
X₁ X₂ X₃1	末尾1表示下一个CW中的X₁ X₂ X₃是一个新的数字	X₁ X₂ X₃0	末尾0表示下一个CW中的X₁ X₂ X₃是本CW的低位

表1

举例说明，假如，CW₁为1010，CW₂为1100，CW₃为1101；其中，因为CW₁最后一位为0，则说明CW₂的前三位110和CW₁前三位101是同一个数字，且110是低位，101是高位，CW₁与CW₂组合起来得数字101110，同理可得CW₁至CW₃组合起来的数字就是101110110，101110110代表十进制的374，这说明下一个出错的数据包是在本响应中所包含的数据包后第374个；

该方法对于采用字段组合的方式对数据进行压缩，占用系统开销不大，但是实现机制复杂，难于实现。

为了更直观的体现采用以上三种方法对差错校验结果进行压缩后，所得到的响应消息所占用bit数，现假定需要反馈的差错校验结果是：

110101...1(30个)0......0(40个)11010...0(24个)110110

当数据包序列号长度为12比特时，以上三种方法的反馈响应消息所占比特数如下：

第一种方法List：4*8+12*8＝128bit，其中，假定每个用于表示在所述出错数据包后连续出错数据包数目的字段L占4bit；

第二种方法Bitmap：109+12＝121bit；

第三种方法Rlist：

组合得到的CW字段为0001 0101 0011 0011 0001 0110 1101 1010 00010001 0101 0011 0110 0001 0001 0101 0001 0101，共用12+4*18＝84bit，其中，12表示反馈消息中所包含数据包序列号长度；

所述待压缩差错校验结果本身只占用了109个比特，以上结果可以看出三种方法只有Rlist方法实现的了对数据的压缩，但由于Rlist方法实现机制复杂，因此在ARQ中需要一种压缩效果好，易于实现的数据压缩方法。

发明内容

为解决ARQ差错校验结果中压缩效果差，实现复杂的技术问题，本发明提供了一种压缩效果好，实现简单的数据压缩方法。

本发明实施例提供了一种数据压缩方法，用于对ARQ差错校验结果进行压缩，包括：

顺序统计待压缩差错校验结果中连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

数据包数目满足

其中k是任意的非零自然数，所述n是k的整数倍，n是用于标识连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段的比特位；

用所述n个比特位表示所确定的值m。

本发明实施例提供了一种数据压缩装置，用于对自动请求重发差错校验结果进行压缩的装置，所述装置包括：待压缩差错校验结果保存单元，数据包数目统计单元，数据包数目标识字段获取单元；

其中，所述待压缩差错校验结果保存单元，用于保存待压缩的差错校验结果；

所述数据包数目统计单元，用于顺序统计待压缩差错校验结果中连续具有相同差错校验结果的数据包数目；当待压缩差错校验结果中，起始比特位及其后比特位校验结果均为正确时：只顺序统计待压缩差错校验结果中第一个出错数据包后连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

所述数据包数目标识字段获取单元，用于获取标识连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段；获取数据包数目标识字段时，依据

确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目；其中，所述n的取值是k的整数倍，k取值是任意的非零自然数；用所述n个比特位表示所确定的值m。

本发明实施例提供一种自动请求重发反馈系统，所述系统包括：数据发送装置，数据接收装置，数据校验装置，数据压缩装置；

其中，所述数据发送装置，用于通过前向数据通道发送数据包至数据接收装置；

所述数据接收装置，用于接收数据发送装置所发送来的数据包；

所述数据校验装置，用于对数据接收装置所收到的数据包进行差错校验，并将按照数据包序列号顺序排列的差错校验结果发送给数据压缩装置；

所述数据压缩装置，用于统计所述待压缩差错校验结果中第一个出错数据包后连续具有相同差错校验结果的数据包数目，并获取标识待压缩差错校验结果的错误指示字段及用于标志具有连续相同差错校验结果的数据包数目标识字段；其中，所述错误指示字段比特位少于所述连续具有相同差错校验结果数据包数目，所述比特位顺序构成压缩后的错误指示字段；获取数据包数目标识字段时，依据

确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目；其中，所述n的取值是k的整数倍，k取值是任意的非零自然数；依据用所述n个比特位表示所确定的值m。

从以上内容看出，本发明实施例技术方案有以下有益效果：

第一、由于本发明方案中依据

和

确定数据包数目标识字段；采用该方法突破了现有技术中相应比特所能标识的数据包数目范围，当出现数据包数目变化很大时，得到的数据包数目标识字段占用字节数不会很大；

第二、在对差错校验结果进行压缩的过程中，用少于所述连续具有相同差错校验结果数据包数目的比特位，标识所述具有相同差错校验结果的数据包校验结果，使得压缩后的ARQ差错校验结果占用比特数少，减少了系统开销，且本发明提供方法及装置原理简单易于实现。

附图说明

图1为现有技术中简化的ARQ机制工作原理的示意图；

图2为现有技术中采用List压缩方法所得压缩数据的结构图；

图3为现有技术中采用Bitmap压缩方法所得压缩数据的结构图；

图4为现有技术中采用Rlist压缩方法所得压缩数据的结构图；

图5为本发明实施例中对ARQ差错校验结果进行压缩的方法流程图；

图6为本发明实施例中对ARQ差错校验结果进行压缩的装置组成示意图；

图7为本发明实施例中ARQ反馈系统的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种ARQ差错校验结果压缩方法，如图5所示，所述方法包括：

步骤501：顺序统计待压缩差错校验结果中连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

其中，所述差错校验结果按照其对应的数据包序列号顺序排列；

其中，本实施例中差错校验结果采用0表示NAK，1表示ACK，在本发明其他实施例中亦可采用1表示NAK，0表示ACK并不影响本发明实现；

步骤502：数据包数目满足

确定n的取值；

其中，k是任意的非零自然数，所述n是k的整数倍，n是用于标识连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段的比特位；

步骤503：依据关系：用所述n个比特位表示所确定的值m；

其中，所述n个比特位构成了压缩后的用于标识连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段；

至此，该方法解决了现有技术数据压缩方法所得到的数据包数目标识字段占用比特数过多的问题；

为了达到更好的压缩效果，所述方法进一步包括：

预先配置所述

中k的取值；

当k取值为1时，所述不等式衍生为不等式：

2^(n)-1≤数据包数目≤2^(n+1)-2，依据该式确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述数据包数目；其中，所述n的取值是k的整数倍，k取值是任意的非零自然数；

其中，依据2^(n)-1≤数据包数目≤2^(n+1)-2得到比特位与连续具有相同差错校验结果的数据包数目对应值，归纳于表2：

比特位	1	2	3	……	n
比特位	1	2	3	……	n	数据包数目	1..2	3..6	7...14	……	2^n-1...2^(n+1)-2

表2

所述

衍生为：数据包数目＝m+2^(n)-1，用所述n个比特位表示所确定的值m，构成压缩后的数据包数目标识字段；

当k等于1时，假设现在有4个比特位用于标识数据包数目，那么用该方法得到的数据包数目范围为[15，30]，而现有技术中4个比特位最大只能标识15个数据包；

当数据包数目为25时，根据上述方法得到的数据包数目标识字段为：1010；而List方法中得先用4个比特1111表示15个数据包数目，再用4个比特1010表示其余10个数据包数目；Rlist方法得到的数据包数目标识字段为：01100011；

假设步骤50 1中统计出有8个连续错误的数据包，那么依据：

2^(n)-1≤数据包数目≤2^(n+1)-2得到n等于3，说明用于需要三个比特位用于描述所述数据包数目，再根据数据包数目＝m+2^(n)-1，可得m等于1，用所述n＝3个比特位表示所示确定的值m＝1，得到数据包数目标识字段为001；

在实际应用中，当待压缩差错校验结果中，起始比特位及其后比特位校验结果均为正确时：

所述步骤501只需顺序统计待压缩差错校验结果中第一个出错数据包后连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

举例说明根据本步骤所得到的统计结果：

比如，待压缩差错校验结果为1110111100101，其中，第一个出错的数据包序列号假设为100，则在100号数据包后面有4个连续正确的数据包，2个连续错误的数据包，1个连续正确的数据包，1个连续错误的数据包，那么统计结果就是4(ACK)，2(NAK)，1(ACK)，1(NAK)；

以上方法仅解决了List及Rlist方法中数据包数目标识字段占用字节过多的问题，为了解决Bitmap方法中用于标识数据包校验结果及顺序的Bitmap字段占用比特数过多的问题，采用将所述Bitmap字段压缩成包含标识连续具有相同差错校验结果的数据包错误指示字段，及数据包数目标识字段；

因此，所述ARQ差错校验结果压缩方法中，进一步包括：

步骤504：用少于所述连续具有相同差错校验结果数据包数目的比特位，标识所述具有相同差错校验结果的数据包校验结果，所述比特位顺序构成压缩后数据的错误指示字段；

假设步骤501中统计得到有4个连续正确的数据包，3个连续错误的数据包，2个连续正确的数据包，1个连续错误的数据包，那么根据步骤504所得到的错误指示字段可以分别为以下形式：

1010，用一个比特位代表连续具有相同差错校验结果数据包的差错校验结果，其中，第一个比特的1表示了原差错校验结果中4个连续正确数据包的校验结果，同理可得其他；

11010，用两个比特位11表示4个连续正确数据包的校验结果，其他校验结果仍采用1个比特位；

110010，用两个比特位11和00分别表示4个连续正确数据包的校验结果和3个连续错误数据包的校验结果；

由于组合方式众多，在此无法穷举，只要满足错误指示字段比特位不超过所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目的任意组合，均符合本发明实施方式；

所述错误指示字段及所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段构成压缩后的数据；

其中，差错校验结果压缩得到的数据包中，可以按照先放一个错误指示字段，后面接着放连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段，也可以先放连续具有差错校验结果的数据包数目标识字段，还可以先传所有错误指示字段，然后传连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段，或者相反，四种方式皆有可能，采用何种方式由技术人员按照系统情况进行选择；

进一步为了达到更好的压缩效果以及便于技术人员更容易获得错误指示字段：

可以依据等式：比特位＝n/k，确定标识所述具有相同差错校验结果的数据包校验结果的比特位，所述比特位顺序构成压缩后数据的错误指示字段；

其中，n/k的值是一个整数；n依据k为任意的非零自然数；

在ARQ实现时，发送端必须得从反馈信息中获知出错数据包的序列号，才能够重新发送数据包，但是以上本发明实施例所提供的方法步骤中并没有涉及记录数据包序列号的步骤，原因在于：

为了对差错校验结果实现最大程度的压缩，实际ARQ机制中并不只采用某一种数据特定压缩方法，通常情况都是两种以上压缩方法并存，比如采用现有的List方法，Rlist方法等方法，因此，反馈给发送的压缩结果会多种不同的组合形式，所述组合形式见前已述及的现有技术；

当采用本发明实施例所提供方法压缩得到的数据校验结果，不是整个ARQ中第一个反馈时，采用上述方法对差错校验结果进行压缩即可，因为发送端可以从其他压缩方法得到差错校验结果中，获得有关数据包序列号的信息；但是如果本发明实施例所提供的方法压缩得到的差错校验结果是第一个反馈，则本发明实施例所提供方法进一步包括以下步骤：

记录差错校验结果中第一个出错数据包的序列号；

所述第一个出错数据包的序列号，所述错误指示字段及所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段构成压缩后的数据包；

加入该步骤的原因在于：发送端可以根据该序列号确定其他出错数据包的序列号；

至此，实现了两种反馈情况下，对差错校验结果进行压缩的方法；

在实际ARQ机制中，将所述差错校验结果进行压缩后，需要将其反馈给数据发送装置，但本发明实施例所提供方法涉及的主要是数据压缩过程，以下简要描述发送过程：

如果数据压缩过程仅采用步骤501至步骤503所述提供方法，在反馈时只需将采用该方法得到的数据包数目标识字段按照List或Rlist格式反馈回去即可，所述List及Rlist反馈格式在背景技术中已由描述，不再赘述；

如果数据压缩过程采用步骤501至步骤504所述方法，在反馈时需要将数据包数目标识字段及错误指示字段均反馈给数据接收装置；

本发明实施例所得到的压缩数据是第一个反馈时，还需要在进一步反馈待压缩差错校验结果中第一个出错的数据包序列号；

背景技术中给出了现有技术对一段待压缩数据进行压缩后，得到的数据包占用比特数，现仍已该段压缩数据为例说明采用本发明实施例所提供方法得到的效果；

预先配置k＝1，当数据包序号长度为12bit时，采用本发明实施例所提供的步骤501至504方法可得：

错误指示字段：101011110000010100001010

数目标识字段：100011110100110010011010

上述两个字段加数据包序列号长度一共占用24*2+12＝60bit，如果不反馈数据包序列号则只需要48个比特，占用字节数均少数采用现有技术所得到的压缩结果。

图6所示为本发明实施例中对ARQ差错校验结果进行压缩的装置组成示意图，所述装置包括：待压缩差错校验结果保存单元601，数据包数目统计单元602，数据包数目标识字段获取单元603；

其中，所述待压缩差错校验结果保存单元，用于保存待压缩的差错校验结果；其中，所述差错校验结果按照其对应的数据包序列号顺序排列；

所述数据包数目统计单元，用于顺序统计待压缩差错校验结果中连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

当待压缩差错校验结果中，起始比特位及其后比特位校验结果均为正确时：只顺序统计待压缩差错校验结果中第一个出错数据包后连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

比如，待压缩差错校验结果是01110010，假设第一个出错的数据包序列号为6，所述数据包数目统计单元得到的统计结果为：4号数据包后有3个连续正确的数据包，2个连续错误的数据包，1个连续正确的数据包，1个连续错误的数据包，所述统计结果排列顺序为3(ACK)，2(NAK)，1(ACK)，1(NAK)；

确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目；其中，所述n的取值是k的整数倍，k取值是任意的非零自然数；依据

用所述n个比特位表示所确定的值m，构成压缩后的用于标识连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段；

为了解决Bitmap方法中Bitmap占用比特数过多问题，所述装置进一步包括：错误指示字段获取单元604；

所述错误指示字段获取单元，用于获取标识具有连续相同差错校验结果的数据包校验结果的错误指示字段；所述错误指示字段比特位少于所述连续具有相同差错校验结果数据包数目，所述比特位顺序构成压缩后的错误指示字段；

根据前已述及的数据包数目统计单元得到统计结果，错误指示字段获取单元得到的错误指示字段包括：

1010，用一个比特位代表连续具有相同差错校验结果的数据包校验结果；

11011，字段前两个比特代表了3个连续正确的数据包校验结果；

当ARQ系统中仅采用本发明实施例所提供装置或本发明实施例所提供装置得到的压缩结果为ARQ中第一个需要反馈的数据包，那么所述装置进一步包括：出错数据包序列号记录单元605；

所述出错数据包序列号记录单元，用于记录待压缩差错校验结果中第一个出错的数据包序列号；

其中，所述第一个出错数据包的序列号，所述错误指示字段及所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段构成压缩后的数据包。

为了使得本发明实施例所提供装置可以实现最优的压缩效果，所述装置进一步包括：系数保存单元606，用于保存预先配置的不等式

中k的取值；

当k＝1时，所述不等式衍生为不等式2^(n)-1≤数据包数目≤2^(n+1)-2，依据该式确定n的取值；提供n个比特位用于标识所述连续具有相同差错校验结果的数据包数目；

所述等式

数据包数目＝m+2^(n)-1，用所述n个比特位表示所确定的值m，构成压缩后数据的连续具有相同差错校验结果的数据包数目标识字段。

图7为本发明实施例中ARQ反馈系统的组成示意图，该系统采用了本发明实施例所提供的数据压缩装置，所述系统包括：数据发送装置701，数据接收装置702，数据校验装置703，数据压缩装置704；

在实际ARQ反馈机制中，接收端在收到压缩后的差错校验结果后需重新发送出错的数据包，因此，所述系统进一步包括数据解压装置705：

所述数据解压装置，用于对数据压缩装置通过反馈通道发送来的数据包进行解压，获取差错数据包的序列号，将所述序列号发送给数据发送装置；

以上对本发明所提供的一种ARQ差错校验结果压缩方法、装置及ARQ反馈系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。