CN104303421A - 用于对动态变化数字数据信道的最大利用的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于最大化对动态变化的信道的利用的设备及方法。发射器编码数据并在一或多个数字数据信道上发射所述数据。前向错误校正译码器与所述发射器相关联，用于对所述数据的一或多个块进行错误校正译码。在所述一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块。提供速率控制模块以用于基于来自所述接收模块的反馈而控制所述发射器的数据速率及所述前向错误校正译码器对所述经错误校正译码数据的发送。所述反馈可包括所接收数据的接收数据速率。

Description

用于对动态变化数字数据信道的最大利用的方法及设备

相关申请案交叉参考

本申请案主张2012年3月12日提出申请的第61/609,520号美国临时申请案的权益。

背景技术

本发明涉及数字数据发射的领域。更具体来说，本发明涉及用于对动态变化数字数据信道的最大利用的方法及设备。

通过动态变化的数字数据信道发送数据的挑战之一是如何发送匹配数字数据信道的实际带宽的正确数据量。如果发射器正发送过多的数据，那么将在发射期间遗漏数据。如果发射器未发送充足数据，那么信道带宽未得以充分利用。存在当前用以解决此问题的若干种不同协议。TCP是一种此类常用的协议。然而，TCP协议并不非常好地遵循可用信道带宽。特定来说，TCP协议也未充分利用信道带宽，尤其是在发射器与接收器之间的等待时间较长的情况下。

使用错误校正译码技术恢复在发射期间损失的数据且所述技术是基于编码并发射冗余数据集以使得接收器可在不需要数据的重新发射的情况下校正错误的原理。此错误校正技术的一个实例为前向错误校正(FEC)。此类错误校正技术需要用于冗余数据的额外带宽。通常，错误校正参数经设定以适应可接受的损失率以提供数据质量与带宽之间的折衷。举例来说，在FEC译码的情况下，使用固定译码速率来基于预期包损失率而提供接收器的目标质量。

最大化带宽使用并应对数据损失的挑战在于动态变化信道上发射实时数据时是更大的。

提供用于最大化对动态变化数字数据信道针对发送实时数据以及针对发送所存储数据的利用的方法及设备将为有利的。

本发明的方法及设备提供前述及其它优点。

发明内容

本发明涉及用于对动态变化数字信道的最大利用的方法及设备。

在根据本发明的一种用于最大化对动态变化的信道的利用的设备的一个实例性实施例中，提供发射器以用于编码数据并在一或多个数字数据信道上发射所述数据。前向错误校正译码器与所述发射器相关联，用于对所述数据的一或多个块进行错误校正译码。在所述一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块。

提供速率控制模块以用于基于来自所述接收模块的反馈而控制所述发射器的数据速率及所述前向错误校正译码器对所述经错误校正译码数据的发送。所述反馈可包括所接收数据的接收数据速率及错误校正解码状态中的至少一者。

所述接收模块可向所述速率控制模块提供每一数据块的接收状态及错误校正解码状态。

基于所述反馈，所述速率控制模块将修改所述经错误校正译码数据块中的每一者的块发射速率或通知所述前向错误校正译码器停止发送所述经错误校正译码块的任何额外经错误校正译码数据且开始发送下一经错误校正译码块的数据。

基于所述经错误校正译码数据的先前或当前接收数据速率中的一者，所述发射器将修改所述数据速率。

可针对每一数字数据信道以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述对应数字数据信道的实际带宽如何。

或者，可针对所述一或多个数字数据信道的聚合以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述数字数据信道的实际聚合带宽如何。

所述数据可包括实时数据或所存储数据中的一者。

所述一或多个数字数据信道中的至少一者可为双向通信信道。

所述发射器可包括可变速率编码器。所述前向错误校正译码器可包括使用无速率纠删码码的FEC编码器。FEC解码器及可变速率解码器可与所述接收模块相关联。

本发明还囊括用于最大化对动态变化的信道的利用的方法。根据一个实例性实施例，所述方法可包括：编码数据并在一或多个数字数据信道上发射所述数据；对所述数据的一或多个块进行错误校正译码；及在所述一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块。

本发明的方法实施例还可包含上文所论述的设备实施例的各种特征。

附图说明

下文将结合附图来描述本发明：

图1展示本发明的实例性实施例的框图。

具体实施方式

下文详细说明仅提供示范性实施例，且并非打算限制本发明的范围、适用性或配置。而是，下文对示范性实施例的详细说明将为所属领域的技术人员提供能使其实施本发明实施例的说明。应理解，可在元件的功能及布置方面做出各种改变，而此并不背离在所附权利要求书中所陈述的本发明的精神及范围。

本发明的方法及设备使用一类前向错误校正方法、无速率纠删码及速率控制来实现对动态变化数字数据信道的最大利用。由于使用无速率纠删码，因此不需要调整错误校正译码速率或其它错误校正参数中的任一者。作为简化实例，在无速率纠删码的情况下，可将1MB的数据编码成10 MB的经错误校正数据并以50％损失率将其发射到接收器，且只要在所述接收器处恢复任何随机1MB的数据，便可恢复原始流或数据。

本发明通过以下操作而有效地使用数字数据信道来进行数据(实时数据或所存储数据)通信：基于来自所述接收器的关于所接收的包的数目的反馈而调适所述数据的编码速率。因此，按照信道或网络可支持的速率来调整编码速率(本文中也称为发射器的“数据速率”)，且此确保包按时到达。本发明尤其适用于实时数据。

图1展示本发明的实例性实施例的框图。提供发射器10以用于编码数据并在一或多个数字数据信道14上发射所述数据。发射器10从视频输入信号8产生一或多个数据块并以特定数据速率将其提供到相关联的前向错误校正译码器(FEC编码器)12。所述前向错误校正译码器对所述一或多个数据块执行错误校正译码。在一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块16。

针对每一数据块，FEC编码器12将连续地产生冗余错误校正符号，所述冗余错误校正符号在一或多个数字数据信道14上以预定发射速率发射到接收模块16，而不管实际数据速率如何。

提供速率控制模块20以用于基于来自接收模块16的反馈而控制发射器10的数据速率及前向错误校正译码器12对经错误校正译码数据的发送。所述反馈可包括所接收数据的接收数据速率及错误校正解码状态中的至少一者。

接收模块16及/或相关联的前向错误校正解码器(FEC解码器)18可向速率控制模块20提供每一数据块的接收状态及错误校正解码状态。

基于所述反馈，速率控制模块20可修改经错误校正译码数据块中的每一者的块发射速率。特定来说，基于所述反馈，速率控制模块20可指示前向错误校正译码器12修改针对从发射器10接收的每一数据块发射的经错误校正译码数据的块发射速率。因此，虽然在一或多个数字数据信道14上发送一或多个经错误校正译码数据块的总体发射速率保持恒定，但针对经错误校正译码数据的每一块的个别块发射速率可增加或减小。由于在接收反馈时招致的延迟，速率控制模块20将预测针对特定经错误校正译码数据块是否将充足数据发送到接收器16。举例来说，当速率控制模块20预测将针对经错误校正译码数据块接收充足数据时，其将指示前向错误校正译码器12减小所述特定经错误校正译码数据块的块发射速率。因此，针对所述特定经错误校正译码数据块发送较少不必要的经前向错误校正译码数据。相反地，当速率控制模块20预测针对经错误校正译码数据块将接收不充足数据时，其将指示前向错误校正译码器12增加所述特定经错误校正译码数据块的块发射速率。在此情况中，将针对所述特定经错误校正译码数据块发送额外经前向错误校正译码数据。

另外，基于所述反馈，速率控制模块可通知前向错误校正译码器12停止发送所述经错误校正译码块的任何额外经错误校正译码数据且开始发送下一经错误校正译码块的数据。

基于经错误校正译码数据的先前或当前接收数据速率中的一者，发射器10可修改数据速率。

可针对每一数字数据信道14以预定发射速率发送一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管对应数字数据信道14的实际带宽如何。

或者，可针对一或多个数字数据信道14的聚合以预定发射速率发送一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管数字数据信道14的实际聚合带宽如何。

视频输入信号8数据可包括实时数据或所存储数据中的一者。

一或多个数字数据信道14中的至少一者可为双向通信信道。接收模块16将通过此类双向通信信道中的一或多者向速率控制模块20发送反馈信息。

发射器10可包括可变速率编码器。前向错误校正译码器12可包括使用无速率纠删码的FEC编码器。接收模块16可将所接收的经前向错误校正译码数据提供到相关联的FEC解码器18。可将经解码的经压缩信号从FEC解码器18提供到解码器22(举例来说，其可为可变速率解码器)，解码器22产生经解码输出视频信号24以供显示(例如，在电视、计算机、平板计算机、移动电话或其它显示装置处)。

虽然图1将发射器10及前向错误校正译码器12展示为单独模块，但应了解，发射器10及前向错误校正译码器12可组合成集成单元。类似地，虽然在图1中将接收模块16、前向错误校正解码器18及解码器22展示为单独模块，但应了解，这些模块也可组合成集成单元。另外，为易于解释而在图1中将速率控制模块20展示为相异模块，且所属领域的技术人员应了解，可在发射端或接收端处实施速率控制模块20的各种元件。

如本文中所使用且结合图1，术语“数据速率”表示发射器10将经编码数据发送到前向错误校正译码器12的速率，术语“发射速率”表示前向错误校正译码器12在数字数据信道14上发送聚合经前向错误校正译码数据块的速率，术语“块发射速率”表示发射个别经前向错误校正译码数据块的速率，且术语“接收数据速率”是在接收模块16处接收经错误校正译码数据块的速率。

在本发明的实例性实施例中，将在每一数字信道上以等于或大于对应数字信道14的所计划信道容量的预定发射速率发射符号/数据块。FEC编码器12将直到速率控制模块20指示其停止产生当前发射的所有块的冗余错误校正符号才停止此操作。在接收侧上，接收器16将计数其所接收的每一经错误校正译码块的符号的数目。当接收器16已接收到经错误校正译码块的足以使解码器22正确地解码接收块的原始数据的符号时，接收器16将向发射器速率控制模块20发送解码成功状态指示符。速率控制模块20将接着指示FEC编码器12停止产生所述块的冗余错误校正符号且停止发送所述块的任何更多的符号。FEC编码器12将接着开始产生新块的冗余错误校正符号且接着开始发送所述新块的经错误校正译码符号。

根据接收器16从数字数据信道14接收数据的接收数据速率，发射器速率控制模块20将调整发射器10以按对应数据速率编码视频输入信号8，以便使来自发射器10的数据速率与一或多个数字数据信道14的聚合带宽匹配。举例来说，速率控制模块20可基于接收数据速率而指示可包括可变速率编码器的发射器10以某一数据速率编码数据，以使得一或多个数字数据信道14的信道带宽得以充分利用。举例来说，如果接收数据速率为高的，那么有更多的带宽可用，且速率控制模块20将指示发射器10增加数据速率，从而导致将增加的数据量提供到前向错误校正译码器12，前向错误校正译码器12将在数字数据信道14上以预定发射速率发送经错误校正译码块。相反地，如果接收数据速率为低的，那么数据速率可超过信道带宽，且速率控制模块20可指示发射器10减小数据速率，从而导致正提供到前向错误校正译码器12的数据量的对应减小，前向错误校正译码器12在数字数据信道14上以预定发射速率发送经错误校正译码块。

现在应了解，本发明提供用于在所存储数据或实时数据的发射期间对动态变化数字信道的最大利用的有利的方法及设备。

尽管已结合各种所图解说明的实施例描述了本发明，但可在不背离权利要求书中所陈述的本发明精神及范围的前提下对本发明做出众多修改及变更。

Claims (24)

1.一种用于最大化对动态变化的信道的利用的设备，其包括：

发射器，其用于编码数据并在一或多个数字数据信道上发射所述数据；

前向错误校正译码器，其与所述发射器相关联，用于对所述数据的一或多个块进行错误校正译码；

其中在所述一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

速率控制模块，其用于基于来自所述接收模块的反馈而控制所述发射器的数据速率及所述前向错误校正译码器对所述经错误校正译码数据的发送。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述反馈包括所接收数据的接收数据速率及错误校正解码状态中的至少一者。

4.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述接收模块将向所述速率控制模块提供每一数据块的接收状态及错误校正解码状态。

5.根据权利要求2所述的设备，其中：

基于所述反馈，所述速率控制模块将修改所述经错误校正译码数据块中的每一者的块发射速率或通知所述前向错误校正译码器停止发送所述经错误校正译码块的任何额外经错误校正译码数据且开始发送下一经错误校正译码块的数据。

6.根据权利要求3所述的设备，其中：

基于所述经错误校正译码数据的先前或当前接收数据速率中的一者，所述发射器将修改所述数据速率。

7.根据权利要求1所述的设备，其中：

针对每一数字数据信道以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述对应数字数据信道的实际带宽如何。

8.根据权利要求1所述的设备，其中：

针对所述一或多个数字数据信道的聚合以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述数字数据信道的实际聚合带宽如何。

9.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述数据包括实时数据或所存储数据中的一者。

10.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述一或多个数字数据信道中的至少一者为双向通信信道。

11.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述发射器包括可变速率编码器；

所述前向错误校正译码器包括使用无速率纠删码的FEC编码器；且

前向错误校正解码器及可变速率解码器与所述接收模块相关联。

12.根据权利要求2所述的设备，其中：

针对每一数字数据信道以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述对应数字数据信道的实际带宽如何。

13.一种用于最大化对动态变化的信道的利用的方法，其包括：

编码数据并在一或多个数字数据信道上发射所述数据；

对所述数据的一或多个块进行错误校正译码；

在所述一或多个数字数据信道上以预定发射速率将所述一或多个经错误校正译码数据块发射到接收模块。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

提供速率控制模块，所述速率控制模块用于基于来自接收模块的反馈而控制发射器的数据速率及所述经错误校正译码数据的发送。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述反馈包括所接收数据的接收数据速率及错误校正解码状态中的至少一者。

16.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述接收模块将向速率控制模块提供每一数据块的接收状态及错误校正解码状态。

17.根据权利要求14所述的方法，其中：

基于所述反馈，所述速率控制模块将修改所述经错误校正译码数据块中的每一者的块发射速率或通知前向错误校正译码器停止发送所述经错误校正译码块的任何额外经错误校正译码数据且开始发送下一经错误校正译码块的数据。

18.根据权利要求15所述的方法，其中：

基于所述经错误校正译码数据的先前或当前接收数据速率中的一者，所述发射器将修改所述数据速率。

19.根据权利要求13所述的方法，其中：

针对每一数字数据信道以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述对应数字数据信道的实际带宽如何。

20.根据权利要求13所述的方法，其中：

针对所述一或多个数字数据信道的聚合以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述数字数据信道的实际聚合带宽如何。

21.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述数据包括实时数据或所存储数据中的一者。

22.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述一或多个数字数据信道中的至少一者为双向通信信道。

23.根据权利要求13所述的方法，其中：

可提供可变速率编码器以用于所述数据的所述编码及所述数据在所述一或多个数字数据信道上的发射；

所述经错误校正译码数据由使用无速率纠删码的FEC编码器产生；且

前向错误校正解码器及可变速率解码器与所述接收模块相关联。

24.根据权利要求14所述的方法，其中：

针对每一对应数字数据信道以所述预定发射速率发送所述一或多个数据块的聚合经错误校正译码数据，而不管所述对应数字数据信道的实际带宽如何。