CN102546087A - 一种业务数据的纠删方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种业务数据的纠删方法、装置及系统，其方法为：依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵；对LDGC矩阵进行置换；利用高斯消除法对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算，并存储运算结果；获取业务数据的全部文件片，对全部文件片进行异或运算，并存储异或运算后的结果；依据该结果获取丢失的文件片序号；根据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和丢失的文件片序号进行计算，得到丢失的文件片序号对应的中间变量；经中间变量和LDGC矩阵的计算，获取中间变量对应的丢失的文件片数据。本发明通过以全部文件片为单位，采用一次高斯运算进行纠删和恢复丢失数据的处理，提高了系统的纠删效率，同时还降低了系统的负担。

Description

一种业务数据的纠删方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体的说，是涉及一种CMMB(ChinaMobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播)数据广播业务的纠删方法、装置及系统。

背景技术

当今随着科技的不断发展、伴随着人们对生活质量的要求，移动多媒体被广泛的应用于各个场所。为了保证移动多媒体的正常应用，需要适应无线广播业务容易丢数据的环境，针对数据传输的擦除特性，在当前的CMMB数据广播业务中，采用纠删算法对传输中的数据进行保护，在传输过程中文件片丢失的情况下恢复丢失的文件片。

纠删算法基本原理，根据LDGC(Low Density Generator-matrix Code，低密度生成矩阵码)系统码原理，在编码侧(数据广播服务侧)，根据数据片(传输中的携带业务数据的文件片分为若干等长的数据片)来生成对应的纠删片(长度与数据片相等)，然后，再将纠删片和源数据片一起发送出去，具体过程为：

首先，依据LDGC系统码原理生成LDGC矩阵；然后，根据输入码流生成中间变量I；再根据中间变量I生成纠删数据；最后，将生成的纠删数据片和源数据片一起发送至解码侧(接收端)。

在接收端(解码侧或终端侧)，根据纠删算法，在尽可能恢复的情况下恢复出丢失的数据，具体过程如图1所示，主要包括以下步骤：

步骤S1，依据LDGC系统码原理生成LDGC矩阵(同服务器侧)。

步骤S2，将业务数据中的文件片进行组合构成整个业务数据文件，以位为单位对业务数据文件中的数据进行分割，并解析出数据流，获取文件片丢失的情况。

步骤S3，根据文件片丢失的具体情况，对LDGC矩阵进行矩阵置换。

步骤S4，利用高斯消除法对矩阵进行运算，同时与矩阵对应的数据也做同样的异或运算，解析出矩阵置换后的三角矩阵，同时在解析的过程中，判断矩阵是否满溢，如果是，则纠删成功继续执行以下步骤，如果否，则放弃解码。

步骤S5，根据矩阵置换的结果计算出中间变量I。

步骤S6，根据中间变量I和LDGC矩阵计算出源数据，并返回执行步骤S3，并重复执行上述过程，直至解析出所有的源数据。

步骤S7，结束。

通过采用上述现有技术对CMMB数据广播业务中，进行传输的数据进行纠删和保护，并在传输过程中文件片丢失的情况下恢复丢失的文件片的过程中，由于纠删过程是以位为单位的，按照一般文件片的长度为1K计算，如果需要纠删，那么在重复执行步骤3开始至步骤6，就要执行8*1024次。其中，步骤3和步骤6极其消耗CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的运算，例如，有512个文件片，每个文件片长度为1K，在丢失1片数据的情况下，在PC(Personal Computer，计算机)(1.0GHZ)侧进行纠删所需要的时间近30秒，并且采用现有技术的方法在PC侧进行纠删时，实际上在丢失1片和丢失最大(可恢复范围内)数据片的纠删或恢复的过程中消耗的时间是一样的。

因此，采用现有技术的方式进行纠删的话，不仅执行纠删的运算比较复杂，而且在纠删的过程中会占用并消耗系统较多的CPU，降低了系统纠删的效率，增加了系统的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种业务数据的纠删方法、装置及系统，以克服现有技术在纠删和恢复源数据时采用大量复杂的运算，所造成降低系统纠删效率和增加系统负担的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种业务数据的纠删方法，包括：

依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵；

对LDGC矩阵进行置换；

利用高斯消除法对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算，并存储运算结果；

获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算，并存储异或运算后的每个文件片的结果；

依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号；

根据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，得到所述丢失的文件片序号对应的中间变量；

经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

优选的，所述对LDGC矩阵进行置换通过行置换、行相加和列置换完成置换。

优选的，所述对LDGC矩阵进行行置换时，置换所述置换行对应的比特值。

优选的，所述对LDGC矩阵进行行相加时，对进行行相加的行对应的比特值进行模2运算。

优选的，所述对LDGC矩阵进行列置换时，置换所述置换列对应的比特值。

一种业务数据的纠删装置，包括：

生成单元，用于依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵；

置换单元，用于完成LDGC矩阵的置换；

高斯消除单元，用于对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算；

异或运算单元，用于获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算；

存储单元，用于储存经高斯消除后的LDGC矩阵的结果，以及经异或运算后的每个文件片的结果；

获取单元，用于依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号；

计算单元，用于依据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，获取所述丢失的文件片序号对应的中间变量；

恢复单元，用于依据经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

优选的，在所述置换单元中完成对LDGC矩阵的行置换、行相加和列置换。

一种业务数据的纠删系统，包括：编码端和解码端；

所述编码端，用于生成纠删数据片，并将所述纠删数据片与源数据片发送至解码端；

所述解码端为权利要求2所述的业务数据的纠删装置，用于生成LDGC矩阵并进行置换，以及对置换后的LDGC矩阵进行一次高斯消除，同时获取每个文件片的异或运算结果，根据该结果获取丢失的文件片序号，并通过对所述丢失的文件片序号进行运算获取其对应的文件片数据。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种业务数据的纠删方法、装置及系统，通过以全部文件片为单位，采用一次高斯运算进行纠删和恢复丢失数据的处理，提高了系统的纠删效率，同时还降低了系统的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中在接收端(解码侧或终端侧)进行纠删运算和恢复源数据的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种业务数据纠删方法的流程图；

图3～图7为本发明实施例公开的LDGC矩阵进行高斯消除的具体过程。

图8为本发明实施例公开的一种业务数据纠删装置的结构示意图；

图9为本发明实施例公开的一种业务数据纠删系统的结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下：

CMMB：China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播；

LDGC：Low Density Generator-matrix Code，低密度生成矩阵码；

PC：Personal Computer，计算机；

CPU：Central Processing Unit，中央处理器。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有技术中的纠删算法以位为单位，并且采用重复复杂的方式对每个位进行运算，但是，在以位为单位对在运算的过程中占用并消耗系统较多的CPU，降低了系统纠删的效率，增加了系统的负担。因此，本发明公开了一种业务数据的纠删方法、装置及系统，通过以全部文件片为单位，采用一次高斯运算进行纠删和恢复丢失数据的处理，提高了系统的纠删效率，同时还降低了系统的负担。具体的技术方案通过下面本发明公开的实施例进行详细的说明。

请参阅附图2，为本发明公开一种业务数据的纠删方法，主要包括以下步骤：

步骤S101，依据LDGC系统码原理生成LDGC矩阵。

步骤S102，对所述LDGC矩阵进行置换。

在执行步骤S102时，通过对LDGC矩阵进行置换需要通过三种初等变换，即行置换、行相加和列置换，最终完成对LDGC矩阵的置换，具体的执行过程下面举例进行说明：

行置换：若G_ldgc ^τ矩阵(LDGC矩阵)的第i行和第j行进行置换，则R的第i比特和第j比特需要进行置换。

行相加：若G_ldgc ^τ矩阵(LDGC矩阵)的第i行和第j行进行相加，则R的第i比特和第j比特需要进行模2加。

列置换：若G_ldgc ^τ矩阵(LDGC矩阵)的第i列和第j列进行置换，则I的第i比特和第j比特需要进行置换。

在记录I的置换时，设置一个L长的数组I_top，I_top的初始化为(0，1，2，…L-1)。需要说明的是，在上述进行LDGC矩阵的置换中i、j表示该LDGC矩阵为几行几列的矩阵，I则表示单位矩阵，即对角线元素全为1，非对角线元素全为0的矩阵。

步骤S103，利用高斯消除法对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算，并存储运算结果。

在执行步骤S103时，对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除的具体过程可以参见附图3至附图7。针对上述图示进行说明。

图3中所示的为最初的G_ldgc ^τ矩阵(LDGC矩阵)。

图4中所示的为标示所要擦除行的G_ldgc ^τ矩阵。

图5中所示的为擦除行之后的G_ldgc ^τ矩阵。

图6中所示的为标示所要擦除列的G_ldgc ^τ矩阵

图7中所示的为擦除行和列之后的得到的三角矩阵。

步骤S104，获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算，并存储异或运算后的每个文件片的结果。

步骤S105，依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号。

由于，每一个文件片都对应唯一的文件片序号，因此在执行步骤S105时，依据每个文件片异或运算后的结果，经过相关的查询或排除可以获取当前丢失的文件片的序号。

步骤S106，根据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，得到所述丢失的文件片序号对应的中间变量。

步骤S107，经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

需要说明的是，在进行高斯消除运算的过程中，如果满溢则说明没有文件丢失，则不需要进行纠删。

在采用上述本发明公开的业务数据的纠删方法进行数据恢复或纠删时，在同样的PC(1.0GHZ)，文件片长1024字节，文件片512片，假设丢失了10片数据，则采用现有技术的方法需要耗时近30秒，而采用本发明优化后的纠删方法，由于只采用依次高斯运算，并利用丢失文件片的序号进行纠删，只需要耗时70ms就可以达到对丢失数据的恢复或纠删的目的，并且与现有技术相比更是提高了400多倍。此外，本发明采用对全部文件片进行一次高斯消除运算，并获取丢失的文件片的序号，只对丢失的数据进行恢复或纠删，降低了系统进行大量运算时的功耗和纠删的效率问题。

通过本发明上述实施例公开的一种业务数据的纠删方法，通过以全部文件片为单位，采用一次高斯运算进行纠删和恢复丢失数据的处理，能够提高系统的纠删效率，同时还降低了系统的负担。

上述本发明公开的实施例中详细描述了一种业务数据的纠删方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种业务数据的纠删装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

请参阅附图8，为本发明公开的一种业务数据的纠删装置的结构示意图，主要包括：生成单元201、置换单元202、高斯消除单元203、异或运算单元204、存储单元205、获取单元206、计算单元207和恢复单元208。

生成单元201，用于依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵。

置换单元202，用于完成LDGC矩阵的置换。

高斯消除单元203，用于对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算。

异或运算单元204，用于获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算。

存储单元205，用于储存经高斯消除后的LDGC矩阵的结果，以及经异或运算后的每个文件片的结果。

获取单元206，用于依据所述异或运算后的每个文件片的结果，经查询后获取丢失的文件片序号。

计算单元207，用于依据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，获取所述丢失的文件片序号对应的中间变量。

恢复单元208，用于依据经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

在上述本发明公开的装置中，各个单元在依次连接的基础上，计算单元207与高斯消除单元203之间也建立连接；恢复单元208与生成单元201之间也建立有连接。

上述本发明公开的实施例中详细描述了一种业务数据的纠删装置，对于本发明的装置可基于多种形式的系统实现，因此本发明还公开了一种业务数据的纠删系统，下面给出具体的实施例进行详细说明。

请参阅附图9，为本发明公开的一种业务数据的纠删系统，主要包括：编码端301和解码端302。

所述编码端301，用于生成纠删数据片，并将所述纠删数据片与源数据片发送至解码端。

在编码端301中所执行的上述过程具体为：

首先，依据LDGC系统码原理生成LDGC矩阵；然后，根据输入码流生成中间变量I；再根据中间变量I生成纠删数据；最后，将生成的纠删数据片和源数据片一起发送至解码侧(接收端)。

所述解码端302为上述本发明实施例公开的一种业务数据的纠删装置，在该解码端302中包括：生成单元201、置换单元202、高斯消除单元203、异或运算单元204、存储单元205、获取单元206、计算单元207和恢复单元208。

因此，同样该解码端302，用于生成LDGC矩阵并进行置换，以及对置换后的LDGC矩阵进行一次高斯消除，同时获取每个文件片的异或运算结果，根据该结果获取丢失的文件片序号，并通过对所述丢失的文件片序号进行运算获取其对应的文件片数据。

由于，该解码端302中对应设置的为本发明上述实施例公开的纠删装置，因此，在该解码端302中可以根据相应的单元执行对应的过程：首先，对依据LDGC生成的LDGC矩阵进行矩阵置换；然后，对矩阵置换后的LDGC矩阵进行一次高斯消除，同时对全部文件片进行异或运算，并依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号；再根据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，得到所述丢失的文件片序号对应的中间变量；最后，利用中间变量和所述LDGC矩阵进行计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

综上所述：

通过本发明公开了一种业务数据的纠删方法、装置及系统，通过以全部文件片为单位，采用一次高斯运算进行纠删和恢复丢失数据的处理，提高了系统的纠删效率，同时还降低了系统的负担。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种业务数据的纠删方法，其特征在于，包括：

依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵；

对LDGC矩阵进行置换；

利用高斯消除法对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算，并存储运算结果；

获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算，并存储异或运算后的每个文件片的结果；

依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号；

根据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，得到所述丢失的文件片序号对应的中间变量；

经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对LDGC矩阵进行置换通过行置换、行相加和列置换完成置换。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对LDGC矩阵进行行置换时，置换所述置换行对应的比特值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对LDGC矩阵进行行相加时，对进行行相加的行对应的比特值进行模2运算。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对LDGC矩阵进行列置换时，置换所述置换列对应的比特值。

6.一种业务数据的纠删装置，其特征在于，包括：

生成单元，用于依据低密度生成矩阵码LDGC生成LDGC矩阵；

置换单元，用于完成LDGC矩阵的置换；

高斯消除单元，用于对置换后的LDGC矩阵进行高斯消除运算；

异或运算单元，用于获取业务数据的全部文件片，对所述全部文件片进行异或运算；

存储单元，用于储存经高斯消除后的LDGC矩阵的结果，以及经异或运算后的每个文件片的结果；

获取单元，用于依据所述异或运算后的每个文件片的结果，获取丢失的文件片序号；

计算单元，用于依据经高斯消除的LDGC矩阵的结果和所述丢失的文件片序号进行计算，获取所述丢失的文件片序号对应的中间变量；

恢复单元，用于依据经中间变量和所述LDGC矩阵的计算，获取所述中间变量对应的丢失的文件片数据。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述置换单元中完成对LDGC矩阵的行置换、行相加和列置换。

8.一种业务数据的纠删系统，其特征在于，包括：编码端和解码端；

所述编码端，用于生成纠删数据片，并将所述纠删数据片与源数据片发送至解码端；

所述解码端为权利要求2所述的业务数据的纠删装置，用于生成LDGC矩阵并进行置换，以及对置换后的LDGC矩阵进行一次高斯消除，同时获取每个文件片的异或运算结果，根据该结果获取丢失的文件片序号，并通过对所述丢失的文件片序号进行运算获取其对应的文件片数据。

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