CN111490851A - 数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法，该方法包括：数据发送方将待传输数据帧的报文序列用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)；将二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p；将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)；生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并发送至数据接收方；数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)；将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p；将报文B(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码；判断余数p′(X)是否为0，若为0，则待传输数据帧的传输正确无误；若不为0，则待传输数据帧的传输错误。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。

Description

数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法

技术领域

本发明涉及无线指令传输技术领域，尤其涉及一种数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法。

背景技术

在海面的远距离通信条件下，由于天线仰角小，反射信号增加，加之大气中的电子、离子、氧分子、水蒸气和盐雾等对通信的影响增加，从而造成信号的严重衰落。因此无线指令传输可能产生严重的误码。因此，在无线指令传输系统中需要设计一种高效的检错编码和译码算法，将传输错误检查出来，以保证修正内容的正确性。而现有技术中传统的检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱。

发明内容

本发明提供了一种数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法，能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种数据帧传输检错方法，该数据帧传输检错方法包括：数据发送方将待传输数据帧的报文序列用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)；将二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p，其中p＝n-k，n为总发送码字数据长度，k为原始数据报文长度；将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)，其中生成多项式g(X)的阶数为p；将余数p(X)作为检错校验码附加到报文m(X)X^p后生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并将实际发送报文发送至数据接收方；数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)；将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p；将报文B(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码；判断余数p′(X)是否为0，若余数p′(X)为0，则待传输数据帧的传输正确无误；若余数p′(X)不为0，则待传输数据帧的传输错误。

进一步地，根据m(X)＝m₀+m₁X+m₂X²λ+m_k-1X^k-1获取二进制多项式m(X)，其中，{m₀,m₁,m₂,λ,m_k-1}为待传输数据帧中的报文序列。

进一步地，根据m(X)X^p＝m₀X^p+m₁X^p+1+m₂X^p+2λ+m_k-1X^p+k-1生成报文m(X)X^p。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于无线指令系统的数据传输方法，该用于无线指令系统的数据传输方法采用如上所述数据帧传输检错方法进行数据检错。

进一步地，用于无线指令系统的数据传输方法包括：无线指令系统的数据发送方对指令数据进行组帧以生成待传输数据帧；数据发送方生成实际发送报文以完成检错编码；数据发送方依次对实际发送报文进行添加帧同步序列、信道编码和调制处理，并将调制处理后的信号通过无线信道发送至无线指令系统的数据接收方；数据接收方对接收到的信号依次进行数据解调、信道译码和帧同步处理；数据接收方对经帧同步处理后的数据进行检错译码，并判断待传输数据帧的传输是否正确；若待传输数据帧的传输正确无误，则对经帧同步处理后的数据进行数据解帧处理获取指令数据以完成无线指令系统的数据传输；若待传输数据帧的传输错误，则丢弃帧同步处理后的数据完成无线指令系统的数据传输。

应用本发明的技术方案，提供了一种数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法，该数据帧传输检错方法通过将检错校验码与报文m(X)X^p相加完成检错编码，以及将报文B(X)X^p除以所述生成多项式获取余数p′(X)以完成检错译码完成了数据帧的传输检错，该方法编码简单，检错能力强，具有很好的代数结构，运算开销小，易于用编码器及检测电路实现。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的数据帧传输检错方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的用于无线指令系统的数据传输方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种数据帧传输检错方法，该数据帧传输检错方法包括：数据发送方将待传输数据帧的报文序列用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)；将二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p，其中p＝n-k，n为总发送码字数据长度，k为原始数据报文长度；将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)，其中生成多项式g(X)的阶数为p；将余数p(X)作为检错校验码附加到报文m(X)X^p后生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并将实际发送报文发送至数据接收方；数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)；将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p；将报文B(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码；判断余数p′(X)是否为0，若余数p′(X)为0，则待传输数据帧的传输正确无误；若余数p′(X)不为0，则待传输数据帧的传输错误。

应用此种配置方式，提供了一种数据帧传输检错方法，该数据帧传输检错方法通过将检错校验码p(X)与报文m(X)X^p相加完成检错编码，以及将报文B(X)X^p除以所述生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码完成了数据帧的传输检错，该方法编码简单，检错能力强，具有很好的代数结构，运算开销小，易于用编码器及检测电路实现。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。

进一步地，在本发明中，为了实现数据帧的传输检错，首先，数据发送方将待传输数据帧的报文序列用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)。作为本发明的一个具体实施例，根据m(X)＝m₀+m₁X+m₂X²λ+m_k-1X^k-1获取二进制多项式m(X)，其中，{m₀,m₁,m₂,λ,m_k-1}为待传输数据帧中的报文序列。

此外，在本发明中，在获取二进制多项式m(X)后，将二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p，其中p＝n-k，n为总发送码字数据长度，k为原始数据报文长度。作为本发明的一个具体实施例，根据m(X)X^p＝m₀X^p+m₁X^p+1+m₂X^p+2λ+m_k-1X^p+k-1生成报文m(X)X^p。

进一步地，在本发明中，在生成报文m(X)X^p之后，将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)，其中生成多项式g(X)的阶数为p。在本发明中，余数p(X)可采用p(X)＝m(X)X^p模g(X)表示。

此外，在本发明中，在获取余数p(X)之后，将余数p(X)作为检错校验码附加到报文m(X)X^p后生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并将实际发送报文发送至数据接收方。作为本发明的一个具体实施例，实际发送的报文序列为多项式U(X)的系数{U₀,U₁,U₂,...U_n}。

进一步地，在本发明中，在数据发送方完成检错编码并发送报文之后，数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)。作为本发明的一个具体实施例，数据接收方实际接收到的报文序列为{B₀,B₁,B₂,...B_n}。

此外，在本发明中，在数据接收方获取二进制多项式B(X)之后，将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p，将报文B(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码。

进一步地，在本发明中，在数据接收方获取余数p′(X)完成检错译码之后，判断余数p′(X)是否为0，若余数p′(X)为0，则待传输数据帧的传输正确无误；若余数p′(X)不为0，则待传输数据帧的传输错误。

作为本发明的一个具体实施例，设消息矢量m＝1011，那么m(X)＝1+X²+X³，n＝7，k＝4；

生成多项式为g(X)＝1+X+X³，p＝3；

因此，X^pm(X)＝X³+X⁵+X⁶；

所以，p(X)＝(X³+X⁵+X⁶)模(1+X+X³)＝1；

实际发送的报文码字多项式为U(X)＝1+X³+X⁵+X⁶，因此实际发送码字U＝1001011。

(1)假设接收方接收数据无误则收到B＝1001011，即B(X)＝1+X³+X⁵+X⁶，

则，X^pB(X)＝X+X²+X³+X⁶；

所以p′(X)＝(X+X²+X³+X⁶)模(1+X+X³)＝0，由此可知数据帧的传输无误。

(2)假设接收方接收数据错误，例如出现2比特的错误，Z＝1001101，即Z(X)＝1+X³+X⁴+X⁶，

则，X^pB(X)＝1+X²+X³+X⁶；

所以p′(X)＝(1+X²+X³+X⁶)模(1+X+X³)＝X+1，p′(X)不为0，由此可知，数据帧的传输有误，检错成功。

在本发明中，上述数据帧的检错方法编码简单，检错能力强，具有很好的代数结构，运算开销小，易于用编码器及检测电路实现。该检错方法的检测能力证明如下。

数据发送方的实际发送报文U(X)可表达为生成多项式g(X)和任意多项式q(X)的乘积U(X)＝q(X)g(X)，其中q(X)为整式。

该实际发送报文U(X)表达式的证明如下：根据式m(X)X^p＝m₀X^p+m₁X^p+1+m₂X^p+2...+m_k-1X^p+k-1和式p(X)＝m(X)X^p模g(X)可得m(X)X^p＝q(X)g(X)+p(X)，q(X)表示m(X)X^p除以g(X)的商，p(X)为m(X)X^p除以g(X)的余数，p(X)的幂次小于g(X)的幂次。将式m(X)X^p＝q(X)g(X)+p(X)带入式U(X)＝p(X)+m(X)X^p即得式U(X)＝q(X)g(X)。

如果指令在传输过程中出现错误，则收到的矢量多项式Z(X)是实际发送报文U(X)受到干扰的形式，可以写为Z(X)＝U(X)+e(X)，其中e(X)是错误的图样多项式。

通过计算接收多项式的伴随多项式S(X)可检验Z(X)是否正确，S(X)等于Z(X)除以g(X)的余数，即Z(X)＝n(X)g(X)+S(X)，其中，n(X)为整数，表示商。S(X)的幂次小于g(X)的幂次。

由上述公式可得出e(X)＝[q(X)+n(X)]g(X)+S(X)。比较式Z(X)＝n(X)g(X)+S(X)和e(X)＝[q(X)+n(X)]g(X)+S(X)可以发现，S(X)作为Z(X)模g(X)的余数，恰好也是e(X)模g(X)的余数。这样接收多项式Z(X)的伴随式就包含了错误图样e(X)的信息。若未发生传输错误则e(X)＝0，否则，发生传输错误，e(X)≠0。由此可以证明本发明的数据帧传输检错方法能够成功检测传输错误。

如图2所示，根据本发明的另一方面，提供了一种用于无线指令系统的数据传输方法，该用于无线指令系统的数据传输方法采用如上所述数据帧传输检错方法进行数据检错。

应用此种配置方式，提供了一种用于无线指令系统的数据传输方法，该用于无线指令系统的数据传输方法采用如上所述数据帧传输检错方法进行数据检错，由于本发明的数据帧传输检错方法能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。因此，通过将数据帧传输检错方法应用到用于无线指令系统的数据传输方法中，能够极大地提高用于无线指令系统的数据传输方法的检错能力。

进一步地，在本发明中，该用于无线指令系统的数据传输方法具体包括以下步骤。

步骤一，无线指令系统的数据发送方对指令数据进行组帧以生成待传输数据帧。

步骤二，数据发送方生成实际发送报文以完成检错编码。在本发明中，该检错编码采用如上所述的数据帧传输检错方法中的检错编码方法进行。

步骤三，数据发送方依次对实际发送报文进行添加帧同步序列、信道编码和调制处理，并将调制处理后的信号通过无线信道发送至无线指令系统的数据接收方。

步骤四，数据接收方对接收到的信号依次进行数据解调、信道译码和帧同步处理。

步骤五，数据接收方对经帧同步处理后的数据进行检错译码，并判断待传输数据帧的传输是否正确；若待传输数据帧的传输正确无误，则对经帧同步处理后的数据进行数据解帧处理获取指令数据以完成无线指令系统的数据传输；若待传输数据帧的传输错误，则丢弃帧同步处理后的数据完成无线指令系统的数据传输。在本发明中，该检错译码采用如上所述的数据帧传输检错方法中的检错译码方法进行。

本发明涉及的指令修正系统数据长度k＝96比特。而伴随多项式g(X)阶数p取16，可以实现65536个比特的检错。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明的数据帧传输检错方法进行详细说明。

如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种数据帧传输检错方法，该数据帧传输检错方法具体包括以下步骤。

步骤一，数据发送方将待传输数据帧的报文序列{m₀,m₁,m₂,...,m_k-1}用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)＝m₀+m₁X+m₂X²...+m_k-1X^k-1。

步骤二，将二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p＝m₀X^p+m₁X^p+1+m₂X^p+2...+m_{k- 1}X^p+k-1。

步骤三，将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)。

步骤四，将余数p(X)作为检错校验码附加到报文m(X)X^p后生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并将实际发送报文发送至数据接收方。

步骤五，数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)。

步骤六，将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p。

步骤七，将报文B(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码；判断余数p′(X)是否为0，若余数p′(X)为0，则待传输数据帧的传输正确无误；若余数p′(X)不为0，则待传输数据帧的传输错误。

综上所述，本发明提供了一种数据帧传输检错方法及用于无线指令系统的数据传输方法，该数据帧传输检错方法通过将检错校验码与报文m(X)X^p相加完成检错编码，以及将报文B(X)X^p除以所述生成多项式获取余数p′(X)以完成检错译码完成了数据帧的传输检错，该方法编码简单，检错能力强，具有很好的代数结构，运算开销小，易于用编码器及检测电路实现。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中检错算法编码复杂，运算开销大，以及检错能力弱的技术问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数据帧传输检错方法，其特征在于，所述数据帧传输检错方法包括：

数据发送方将待传输数据帧的报文序列用作二进制多项式m(X)的系数以获取二进制多项式m(X)；

将所述二进制多项式m(X)乘以X^p生成报文m(X)X^p，其中p＝n-k，n为总发送码字数据长度，k为原始数据报文长度；

将报文m(X)X^p除以生成多项式g(X)获取余数p(X)，其中生成多项式g(X)的阶数为p；

将余数p(X)作为检错校验码附加到报文m(X)X^p后生成实际发送报文U(X)＝p(X)+m(X)X^p以完成检错编码，并将所述实际发送报文发送至数据接收方；

所述数据接收方将实际接收到的报文序列用作二进制多项式B(X)的系数以获取二进制多项式B(X)；

将二进制多项式B(X)乘以X^p生成报文B(X)X^p；

将报文B(X)X^p除以所述生成多项式g(X)获取余数p′(X)以完成检错译码；

判断所述余数p′(X)是否为0，若所述余数p′(X)为0，则所述待传输数据帧的传输正确无误；若所述余数p′(X)不为0，则所述待传输数据帧的传输错误。

2.根据权利要求1所述的数据帧传输检错方法，其特征在于，根据m(X)＝m₀+m₁X+m₂X²...+m_k-1X^k-1获取二进制多项式m(X)，其中，{m₀,m₁,m₂,…,m_k-1}为所述待传输数据帧中的报文序列。

3.根据权利要求1所述的数据帧传输检错方法，其特征在于，根据m(X)X^p＝m₀X^p+m₁X^p+1+m₂X^p+2λ+m_k-1X^p+k-1生成报文m(X)X^p。

4.一种用于无线指令系统的数据传输方法，其特征在于，所述用于无线指令系统的数据传输方法采用如权利要求1至3中任一项所述的数据帧传输检错方法进行数据检错。

5.根据权利要求4所述的用于无线指令系统的数据传输方法，其特征在于，所述用于无线指令系统的数据传输方法包括：

无线指令系统的数据发送方对指令数据进行组帧以生成待传输数据帧；

所述数据发送方生成实际发送报文以完成检错编码；

所述数据发送方依次对所述实际发送报文进行添加帧同步序列、信道编码和调制处理，并将调制处理后的信号通过无线信道发送至所述无线指令系统的数据接收方；

所述数据接收方对接收到的信号依次进行数据解调、信道译码和帧同步处理；

所述数据接收方对经所述帧同步处理后的数据进行检错译码，并判断所述待传输数据帧的传输是否正确；若待传输数据帧的传输正确无误，则对经所述帧同步处理后的数据进行数据解帧处理获取所述指令数据以完成无线指令系统的数据传输；若待传输数据帧的传输错误，则丢弃所述帧同步处理后的数据完成无线指令系统的数据传输。

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