CN113491080B

CN113491080B - 多模式信道编码

Info

Publication number: CN113491080B
Application number: CN202080014500.4A
Authority: CN
Inventors: 扬·比特; 康拉德·本多夫; 曼弗雷德·卢茨基; 马库斯·施内尔; 马克西米利亚·施莱格尔
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2024-05-31
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: EP3925105A2; CA3128781A1; JP2023145493A; MX2021009728A; AU2020220383B2; ZA202105721B; EP4239924A3; US11875806B2; US20240339118A1; JP2024026178A; AU2020221993A1; SG11202108674TA; TWI785309B; EP3925103A1; JP2022520608A; ZA202105719B; TW202044779A; ZA202105720B; WO2020164751A1; US12057133B2

Abstract

一种用于对帧进行编码的信道编码器，包括：多模式冗余编码器，用于根据一组不同编码模式中的特定编码模式对帧进行冗余编码，其中编码模式在添加到帧的冗余量方面彼此不同，其中多模式冗余编码器被配置为输出包括至少一个码字的编码帧；着色器，用于将着色序列应用于至少一个码字；其中着色序列是通过应用至少一个着色序列改变码字的至少一位，其中具体着色序列是根据特定编码模式选择的。

Description

多模式信道编码

技术领域

本申请涉及多模式信道编码。

背景技术

在数字通信中，信道编码(也称为纠错编码)用于在不可靠或有噪声的通信信道上控制数据中的错误，因此，信道编码已成为数字通信中必不可少的部分。信道编码的目的是保护信息在传输过程中不受干扰。从而为纠错和错误检测添加冗余，即，将冗余添加到通过易错信道发送的数据包序列，例如音频/视频编码器的帧，以允许在接收端进行一定数量的传输纠错。纠错能力与冗余率相关，意味着更高的纠错能力通常伴随着更高的冗余量。

在音频数据帧的上下文中，必须考虑三种影响：

1.同一帧音频数据通常可以用灵活的位数进行编码，其中音频质量与比特率成比例。

2.丢失的帧可以被隐藏，因为传输的数据表现出时间结构，随着帧错误率(FER)的增加而出现一定程度的退化。

3.数据包丢失隐藏(PLC)方法通常比解码未检测到的坏帧给出好得多的结果。

因此，信道编码对于音频数据非常有吸引力，因为它可以通过以下方式提高音频质量

-检测坏帧(PLC代替坏帧解码)，

-纠正坏帧(减少FER)。

然而，只有在存在错误时才会观察到积极影响，而降低数据率的负面影响始终存在。此外，诸如DECT(数字增强型无绳电信)系统之类的无线网络的信号强度通常会在连接持续时间期间发生变化，例如，对于通话时扬声器在说话的同时四处移动或由于外部时间干扰而发生的变化。因此，在连接过程中应用固定前向纠错(FEC)方案是次优的。相反，更希望有一个灵活的信道编码器，提供多种FEC模式，从低保护和高数据率到高保护和低数据率(假设总率，即数据率和冗余率的总和是固定的)。

从音频编解码器的角度来看，这样的可切换系统不会带来很大的挑战，因为现代音频编解码器通常支持语音和音频信号的动态比特率切换。但它带来了以帧为基础用信令通知FEC模式的技术问题。为了轻松集成到现有系统中，FEC模式应在带内用信令通知。如果这是显式完成的，这也会降低数据率。此外，模式信令也将暴露于传输错误并且不会受到纠错码的保护，因为信道解码器在能够解码编码数据之前需要知晓模式。因此，有必要单独保护FEC模式，以避免FEC方案的致命弱点，这再次降低了音频帧的数据率。

已知的音频数据信道编码器是MPEG-4第3部分(信息技术–视听对象编码-第3部分：音频标准，国际标准化组织，日内瓦，CH2009)中指定的EP(错误保护)工具。它具有多种保护类别等级，从错误检测到不同强度的FEC方案。它还具有灵活的帧架构和不等错误保护(UEP)。UEP的基本思想是根据位错误敏感度将帧划分为子帧，并用适当强度的FEC和/或循环冗余校验(CRC)来保护这些子帧。为了将UEP应用于音频帧、信息，至少a)类别数，b)每个类别包含的位数，c)要应用于每个类别的CRC码，可以表示为多个CRC位，和d)需要作为帧配置参数应用于每个类别的FEC代码。如上所述，UEP需要基本配置的带外信令以及带内信令的大量配置参数。此外，由于在数据解码之前需要带内配置参数，因此它们进一步与数据分开保护。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于有效且容错的信道编码的概念。

该目的通过信道编码器、信道解码器、用于对帧进行编码的方法、对至少一个传输的码字进行信道解码的方法、计算机程序、和数据流的主题来实现。

根据本发明，信道编码器包括用于将着色序列应用于至少一个码字的着色器，即，该码字包括编码模式的信息/指示。因此，不需要用于向信道解码器指示编码模式的传输位，从而提高了传输率并且可以有效地传输码字。此外，通过应用根据编码模式选择的着色序列，编码模式的信息/指示被包括在码字中，因此，可以提供错误恢复模式信令。

根据本发明，信道解码器接收至少一个传输的码字，即包括编码模式(解码模式)的信息/指示的码字。即，通过应用着色序列将编码模式的信息/指示分布在码字中，因此，编码模式的信息/指示在信道解码器处以容错方式接收。此外，信道解码器包括解码模式检测器，用于生成指示将用于冗余解码的特定解码模式的解码模式指示符，并且解码模式指示符与作为用于对传输的码字着色的具体着色序列的至少一个着色序列相关联。因此，可以通过确定具体着色序列来检测解码模式，即信道解码器无需单独接收解码模式的特定信息即可确定解码模式。因此，提高了数据传输率。

根据本申请的实施例，一种用于对帧进行编码的信道编码器，包括：多模式冗余编码器，用于根据一组不同编码模式中的特定编码模式对帧进行冗余编码，其中编码模式在添加到帧的冗余量方面彼此不同，其中多模式冗余编码器被配置为输出包括至少一个码字的编码帧；以及着色器，用于将着色序列应用于至少一个码字；其中着色序列通过应用至少一个着色序列来改变码字的至少一位，其中具体着色序列是根据特定编码模式选择的。

根据本申请的实施例，可以基于模式选择的指示每帧改变信道编码。该指示包括要应用的模式选择和着色序列或绕过着色序列的指示。

根据本申请的实施例，信道编码器还包括数据拆分器，用于将帧拆分为多个数据字，其中多模式冗余编码器被配置为根据特定数据编码模式对多个数据字中的每个数据字进行编码以获得多个码字，其中着色器被配置为将具体着色序列应用于多个码字的预定义子集中的每个码字。也就是说，不同数据字的冗余率可以不同，即每个数据字的冗余率可以不同。此外，包括在码字中的数据字的长度基于计算出的码字的数量而改变并且还基于码字的索引而改变。

根据本申请的实施例，一种用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器，包括：着色器，用于将至少一个着色序列应用于至少一个传输的码字或至少一个纠错的传输的码字以获得至少一个着色的码字，其中着色序列通过应用至少一个着色序列来改变码字的至少一位，并且其中至少一个着色序列与特定解码模式相关联，作为具体着色序列；冗余解码器，用于对至少一个着色的码字进行冗余解码，以获得解码的输出码字；解码模式检测器，用于生成指示所述冗余解码器获得解码的输出码字要使用的特定解码模式的解码模式指示符，其中解码模式指示符与作为用于对传输码字着色的具体着色序列的至少一个着色序列相关联。即，对多个传输的码字应用不同的着色序列(去色)，并且(去)色的字通过使用不同的解码模式进行解码，并且基于测试结果选择使用的解码模式之一作为特定解码模式。

根据本申请的实施例，冗余解码器包括用于减少着色的码字的位数的位数减少器和用于纠正着色的码字的错误的纠错器，或者信道解码器还包括用于纠正传输的码字的错误的纠错器。即，如果传输的码字存在错误，则在冗余解码器的解码过程的一部分中操作纠错过程，或者在独立于冗余解码器的应用(去色)着色之前操作纠错过程。

根据本申请的实施例，着色器被配置为除了着色序列之外使用至少另一着色序列，或者其中信道解码器被配置为在另一解码模式中绕过着色器而没有任何着色，例如，着色序列只有零值；其中冗余解码器被配置为对使用另一着色序列着色的附加的至少一个着色的码字进行冗余解码，以获得另一解码的码字，对使用另一着色序列的从传输的码字获得的另一着色的码字或未着色的传输的码字进行冗余解码，以获得再一解码的码字，并且其中冗余解码器被配置为输出解码的码字的可靠性度量、另一解码的码字的另一可靠性度量、或再一码字的再一可靠性度量，例如，使用不同的着色序列和解码模式为每个解码的码字计算可靠性度量，其中解码模式检测器被配置为基于可靠性度量确定解码模式指示符，以及其中冗余解码器被配置为接收解码模式指示符并且将解码的码字、另一解码的码字、或再一解码的码字中的任意一个作为解码的输出码字输出。即，如果传输的码字存在错误，则计算可靠性度量，例如风险值(可靠性度量)，并选择用于具有最小风险值的解码的码字的解码模式作为特定解码模式。

根据本申请的实施例，解码模式检测器被配置为存储指示预定数量的候选解码模式的候选列表，其中一个候选解码模式可以被指示为无任何着色序列，或者所有候选解码模式与着色序列相关联，并选择一个候选解码模式作为冗余解码器获得要使用的解码的输出码字要使用的特定解码模式，其中解码模式检测器被配置为执行第一解码模式操作和第二解码模式操作，其中用于执行第一解码模式操作的解码模式检测器被配置为估计特定解码模式为无着色序列的候选解码模式，即在评估散列之前，第一码字是否未着色；计算码字的校验子；检查计算出的校验子是否具有零值，以及当计算出的校验子具有零值时，计算传输的码字的散列值，将计算出的散列值与传输的码字中包含的散列值进行比较，当计算出的散列值等于所包含的散列值时，生成解码模式指示符，以指示无着色序列的候选编码模式为特定解码模式，或当计算出的散列值与包含的散列值不同时，从候选列表中排除无着色序列的候选编码模式，并进一步继续进行第二解码模式操作。即，解码模式检测器执行两个操作，例如，解码模式检测器包括用于执行第一解码模式操作的第一解码模式检测器和用于执行第二解码模式操作的第二解码模式检测器，并且如果在第一解码模式操作中没有选择特定解码模式，则选择过程进一步继续进行第二解码模式操作。因此，如果传输的码字中没有错误并且在编码器处使用了与无着色序列相关联的模式，则没有必要进一步继续进行，从而高效地选择了特定解码模式。

根据本申请的实施例，在第二解码模式操作中，使用校验子检测传输的码字的错误，使用错误定位器多项式计算错误符号，并纠正错误符号。在该过程期间，如果检测到的错误是不可纠正的，则从候选列表中排除与应用于包括不可纠正错误的传输字的着色序列相关联的解码模式。此外，如果不能确定具有可纠正错误的传输字的错误定位器多项式，则从候选列表中排除另一解码模式。即逐步排除列出的候选解码模式，最后选择列表中剩余的解码模式作为特定解码模式。因此，在考虑错误发生的风险的情况下可靠地选择特定解码模式。

在本申请的优选实施例中，通过修改已知的线性码以使得冗余率有效，同时解码器能够通过部分试解码来确定FEC模式的方式来发信号通知FEC模式。如果没有传输错误发生，则该零字节隐式信令是确定性的，否则以高概率找到正确的模式，即与由于不可纠正的帧导致的帧丢失相比，由于信令错误导致的帧丢失可以忽略不计。更具体地说，它涉及一种(FEC)方案，该方案提供多种N_mode模式以将数据序列编码成给定长度N_target的代码序列。这里，为了简单起见假设二进制序列，但类似的方案也适用于数据符号是任何域中的元素的一般情况，例如有限伽罗瓦域。

附图说明

下面结合附图对本申请的优选实施例进行描述，其中：

图1示出了根据本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的示例的框图；

图2示出了根据本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的另一信道编码器的示例的框图；

图3示出了根据本申请实施例的包括用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的编码器的示例的框图；

图4示出了说明图3中所示的另一信道编码器的示例的框图；

图5A、5B示出了图示根据本申请实施例的用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器的示例的框图；

图6示出了根据本申请实施例的由图5A或图5B所示的要求保护的信道解码器实现的信道解码操作的示例的流程图；

图7A、7B示出了如图5A及5B所示根据本申请的用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器的变型的框图；

图8示出了如图7A或7B所示根据本申请的用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器的另一变型的框图；

图9示出了根据本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的另一示例的框图；

图10示出了根据本申请实施例的由图9所示的信道编码器实现的信道编码操作示例的流程图；

图11示出了根据图9所示的本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的变型的框图；

图12示出了根据本申请实施例的如图11所示信道编码操作中的帧架构的示例的示意图；

图13示出了根据本申请实施例的依赖于于编码模式的帧架构的示例的示意图；

图14示出了图示根据本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的另一示例的框图；

图15示出了图示根据本申请实施例的用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器的另一示例的框图；

图16示出了图示根据本申请实施例的位于如图15所示的信道解码器中的信道解码器的解码模式检测器的示例的框图；

图17示出了根据本申请的实施例由图16所示的解码模式检测器实现的解码模式检测器的解码模式检测操作的示例和由图15所示的信道解码器实现的信道解码器的解码操作的示例的流程图；

图18示出了图示根据本申请实施例的由图16所示的解码模式检测器实现的解码模式检测器的第二解码模式操作的示例的框图；

图19示出了根据本申请实施例的图18所示的由第二解码模式检测器实现的第二解码模式操作的过程示例的流程图；

图20示出了图示根据图15所示的本申请实施例的用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器的变型的框图；

图21示出了图示根据本申请实施例的位于图20所示的信道解码器中的信道解码器的解码模式检测器的变型的框图；

图22示出了由图20所示的模式检测器实现的第一解码模式操作的操作的示意图；

图23示出了图18所示的由第二解码模式检测器实现的第二解码模式操作的操作的示意图；以及

图24示出了图23所示的第二解码模式操作的操作的放大示意图。

具体实施方式

相同或等效的元件或具有相同或等效功能的元件在以下描述中由相同或等效的附图标记表示。

在以下描述中，阐述了多个细节以提供对本申请的实施例的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本申请的实施例。在其他情况下，已知的结构和设备以框图形式而不是详细示出以避免混淆本申请的实施例。此外，除非另有特别说明，下文描述的不同实施例的特征可以相互组合。

图1图示了用于对帧进行编码的信道编码器2的实施例，包括用于根据来自一组不同编码模式的特定编码模式对帧进行冗余编码的多模式冗余编码器4，以及用于将着色序列应用于至少一个码字的着色器6。图2示出了信道编码器2的另一个示例，进一步包括控制器8，用于提供编码标准，例如帧的冗余率、所需的数据保护(特定的编码模式、数据长度、目标大小N_target、组成帧的数据字的数量等)在信道编码器2不包括如图1所示的控制器8的情况下，将与帧相关联的编码标准提供给多模式冗余编码器4。作为一种选择，信道编码器2还包括散列扩展，用于计算要传输的帧的散列值。

在进一步的实施例中，例如，将一帧音频数据提供给信道编码器2。在信道编码器2不被包括在控制器8中的情况下(如图1所示)，音频数据的帧与目标大小N_target和特定编码模式m_fec的指示相关联。然后，所提供的帧在多模式冗余编码器4处进行编码，并从多模式冗余编码器4输出多个码字。将输出的码字提供给着色器6，并且输出的码字中的至少一个码字通过应用根据特定编码模式m_fec选择的具体着色序列sig_m进行着色。关于着色序列，当着色序列的值为0时，则对码字绕过着色。即，例如编码模式m_fec＝1与具有零值的着色序列sig₁相关联，即着色序列sig₁是零序列，因此绕过对由编码模式m_fec＝1编码的码字着色。

图3示出了根据本申请实施例的包括信道编码器的编码器的示例。编码器包括音频编码器1、信道编码器2和切换单元3。音频编码器1被配置为对输入的音频数据进行编码，信道编码器2被配置为根据指示的模式对信道进行编码。切换单元3为音频编码器1提供负荷大小N_p，为信道编码器2提供FEC模式和时隙大小N_s。如图3所示，编码器输出编码帧。

图4示出了图3所示的信道编码器的另一示例。信道编码器2包括散列扩展10、线性编码器4'和着色器6'。在音频编码器1处编码的音频数据被输入作为输入数据a_in，并且散列扩展10通过添加散列数据生成扩展数据a_ext。扩展数据a_ext被提供给线性编码器4'并且线性编码器4'以线性代码生成码字a_enc。码字a_enc被提供给着色器6'，着色器6'生成着色的码字a_out以进行传输。

图4中的信道编码器2执行隐式模式信令，即将编码帧传输给解码器而不显式指示编码模式。特别地，除了目标大小N_target之外的元数据不需要被传输给解码器(例如，如图5A和5B所示)。对每个N_mode模式，分配长度为N_target的线性码字意指因此，数据编码的第一阶段包括将中的给定数据字映射到中的码字。

隐式模式信令基于这样一个事实，即可以高效地测试给定字是否在中。然而，由于代码是线性的，交集不为空。特别是，许多代码族，例如具有相同基本域的原始窄义BCH码或里德-所罗门(Reed-Solomon)码，在根据汉明(Hamming)距离排序时甚至会在不同的代码之间产生包含关系，即，

因此，可能发生通过以模式对数据字进行编码而获得的码字c_m也位于中的情况(n≠m)，因此通常不可能仅基于这样的测试来确定模式。这个问题是通过编码后应用以下依赖于模式的转换来解决的。

这些转换被设计为使得解决了上述歧义。由于该转换不会改变码字的长度，因此该方法有效地用零比特信号发信号通知信道编码器的模式。

在本实施例中，通过计算编码码字c和信令序列的逐位异或(XOR)来给出这些转换。所以在模式下编码时，信道编码器输出着色的码字

接收并且忽略(3)中的表示，然后解码器可以高效地测试是否

由于是零序列，所以解码器将能够验证

在中。此外，在条件

下，可以选择信令序列_k，使得

对于≠，如果没有发生传输错误，则允许在解码器处进行确定性模式检测。因此，不需要单独向信道解码器发送指示特定编码模式和参数的数据。

如图5A所示，信道解码器20包括着色器(去色器)22、冗余解码器24和模式检测器26。冗余解码器24包括位数减少器24a和纠错器24b，然而，不一定需要在冗余解码器24中提供位数减少器24a和纠错器24b。即，如图5B所示，纠错器24b可以连接到着色器22，并且位数减少器24b可以位于着色器22和模式检测器26之间。模式检测器26连接到冗余解码器24(位数减少器24a)和着色器22。在信道解码器20处，更具体地，在解码模式检测器26处，确定指示冗余解码器24(位数减少器24a)获得解码的输出码字要使用的特定解码模式的解码模式指示符，以及用于在着色器22处对传输的码字进行着色的具体着色序列。

信道解码器20接收从信道编码器2传输的传输码字。然后，使用/测试预定数量的传输码字以在解码模式检测器26处生成解码模式指示符，如下所述。解码模式检测器26具有关于可由信道编码器2使用的解码模式的信息，例如候选解码模式的列表。

图6是由图5A或图5B所示的要求保护的信道解码器实现的信道解码操作的示例的流程图。通过应用着色序列(例如候选列表中与解码模式m_fec＝1相关联的着色序列sig₁)对预定数量的传输码字进行去色处理(S2)。然后，在位数减少器24a处对着色(去色)码字进行解码(S4)，并获得预定数量的解码的输出码字。在没有发生传输错误的情况下(S6)，基于解码的输出码字在解码模式检测器26处生成解码模式指示符(S10)。生成的解码模式指示符被提供给着色器22和冗余解码器24(位数减少器24a)，即，如果解码模式指示符指示特定解码模式，则定义为检测到解码模式(S12)。然后，将使用特定解码模式解码的传输码字作为解码输出码字输出(S16)。

如S6所示，如果检测到错误，则在解码模式检测器26处计算可靠性度量(风险值)(S7)。即，在发生传输错误的情况下，通过在纠错器24b处计算和使用校验子来检测错误并尝试纠正错误，并且将纠错的结果从纠错器24b提供给解码模式检测器26。在纠错器24b是独立的情况下，如图5B所示，纠错的结果与传输的码字相关联。稍后将解释错误检测和纠错的详细过程。

然后，如果测试了列表上的所有候选解码模式(S8)，则如上所述进一步继续进行到S10。如果列表上还有剩余的候选解码模式(S8)，则重复S2到S7，直到测试了所有候选解码模式。在未确定出特定解码模式的情况下(S12)，尽管测试了所有候选解码模式，由针对确定特定解码模式使用/测试的传输码字组成的帧被登记为坏帧。

图7A和7B示出了如图5A和5B所示的信道解码器20的变型。如图7A所示，信道解码器20还包括控制器28，其连接到着色器22、冗余解码器24和模式检测器26。另外，图7B中的信道解码器20对应于如图5B所示的信道解码器20，还包括控制器28，其连接到纠错器24b、着色器22、位数减少器24a和模式检测器26。

在图7A以及图7B中的信道解码器20处，可以并行处理多个模式测试。例如，如果候选列表上有四个候选模式，则对每个候选模式执行模式测试，即，候选1：着色序列sig₁和解码模式m_fec＝1，候选2：着色序列sig₂和解码模式m_fec＝2，候选3：着色序列sig₃和解码模式m_fec＝3，和候选4：着色序列sig₄和解码模式m_fec＝4并行地执行，如下所述(对每个候选并行执行图6中的S2到S8)。然后，模式检测器26生成解码模式指示符并且控制器28指示冗余解码器24(位数减少器24a)输出使用所指示的解码模式解码的解码码字作为输出的解码码字。

图8示出了信道解码器的变型，信道解码器包括多个着色器221至224、多个解码器(冗余解码器)241至244、模式选择器(检测器)25和切换器27。如图8中所述，传输的码字，即编码数据a_in被输入到信道解码器并被复制以提供给多个着色器221至224。着色序列sig₁被应用于着色器221处的复制的编码数据a_in并且解码模式m_fec＝1被应用于解码器241处的着色码字a_in(1)以获得解码码字a_dec(1)。在本实施例中，着色序列sig₁为零序列，即绕过着色操作。在着色器222处对复制的编码数据a_in应用着色序列sig₂，在解码器242处对着色码字a_in(2)应用解码模式m_fec＝2以获得解码码字a_dec(2)。在着色器223处对复制的编码数据a_in应用着色序列sig₃，在解码器243处对着色码字a_in(3)应用解码模式m_fec＝3以获得解码码字a_dec(3)。在着色器224处对复制的编码数据a_in应用着色序列sig₄，在解码器244处对着色码字a_in(4)应用解码模式m_fec＝4以获得解码码字a_dec(4)。

虽然图8中没有描绘，但解码器包括纠错器和解码统计信息，例如，如果代码是由较小的代码构成的，则子码字中已纠正位或符号的数量和已纠正符号的数量由每个解码器241至244提供给模式选择器25，如虚线所示。然后，模式选择器25生成解码模式指示符，指示解码器获得解码的输出码字要用的特定解码模式。模式选择器25基于解码统计信息选择解码模式作为特定解码模式，即，如果模式在没有纠错的情况下解码，则选择该模式作为特定解码模式。在这种情况下，应该注意的是，如果没有发生错误，就不会发生错选。如果发生错误，则基于通过随机猜测产生具有相似错误数量的码字的可能性为解码模式计算风险值(可靠性度量)。然后，模式检测器决定具有最低风险值的解码模式。此外，模式检测器还可以要求所选模式的风险值小于预定阈值。因此，如果不存在风险值小于预定阈值的解码模式，则生成坏帧指示符而不是解码模式指示符。将坏帧指示符与数据大小/长度N_data一起提供给编码器。

在着色的码字的解码操作期间，解码器基于纠正符号的数量来确定/计算/运算解码模式的风险值(可靠性度量)。如果有预定数量的码字被着色，例如6个码字被着色，则在6个着色的码字的解码操作期间基于已纠正符号的数量计算解码模式m_fec＝2的风险值(可靠性度量)。以相同的方式，在6个着色的码字的解码操作期间基于已纠正符号的数量计算解码模式m_fec＝3的风险值(另一可靠性度量)，或者在6个无着色码字的解码操作期间基于已纠正符号的数量计算解码模式m_fec＝1的风险值(再一可靠性度量)。

然后，当选择特定解码模式时，将解码模式指示符从模式选择器25提供给切换器27。切换器27基于解码模式指示符，切换与解码器的连接，以获得解码的输出码字。即，例如，如果解码模式m_fec＝3被指示为特定解码模式，则切换器27连接到解码器243以获得解码的输出码字。

在发生传输错误的情况下，解码器20接收

带有错误序列ε。这可能会导致歧义，因为

对于不同的，其中表示可以通过FEC方案(例如，在图7A和7B中所示的纠错器24b处)纠正以产生中的码字的所有序列的集合。如果≠是这样的模式，则解码策略是将误差项

看作随机猜测，并根据风险值(即可靠性度量)从候选模式列表中估计模式。该风险值来自解码统计数据，例如已纠正符号的数量，并反映了解码器输入是中的随机猜测的可能性(即公平抛硬币的序列)。

这样，选择错误模式的风险受到对已损坏超出底层代码纠错能力的码字进行错误解码的风险的限制。在认为这种风险太大的情况下，可以在编码之前将散列值作为选项添加到数据中，并在模式检测过程中加以考虑。虽然这与显式信令类似，降低了数据率，但它提高了模式选择风险和错误解码风险。因此，所提出的FEC方案非常适合应用，其中未检测到的损坏帧通常比检测到和隐藏的损坏帧导致更强的降级。

下面解释关于根据本申请的信道编码器2和信道解码器20的进一步细节。

信道编码器

设想的信道编码器对字节进行操作，并利用GF(16)上的里德-所罗门码来构建一系列线性码。它将以字节为单位的目标大小作为输入，表示为N_s，也称为时隙大小，1到4之间的模式编号m_fec和数据字节的输入序列a(k),k＝0,1,…,N_p-1，下面将其解释为0到255之间的整数。输入大小N_p来自参数N_s和m_fec，稍后将说明。在下文中，假设目标大小至少为40字节。

图9示出了图示根据本申请实施例的用于对要传输的帧进行编码的信道编码器2的另一示例的框图。信道编码器2包括控制器8、预处理器10、数据拆分器12、多模式冗余编码器4、着色器6和多路混合器14。

图10示出了由图9所示的信道编码器实现的信道编码操作的示例的流程图。如图10所示，输入数据，即输入帧数据的散列值被计算并添加到输入数据(S20)。包括输入数据和添加的散列值的帧被数据拆分器12拆分成多个数据字(S22)。基于帧的目标大小计算数据字的数量。多个数据字由多模式冗余编码器4编码(S24)，并且编码的数据字，即码字被提供给着色器6以应用着色序列(S26)。然后在多路混合器14处交织着色的码字(S28)。

图11示出了图示图9中描绘的信道编码器的变型的框图。图11中的信道编码器还包括用于向其他设备提供信息的帧配置器11。例如，帧配置器11接收参数，例如码字N_s的目标大小和编码模式m_fec。另外，在帧配置器11处计算帧的散列值N_hash的大小和汉明距离。如图11所示，输入数据a_in和数据长度N_p信息，以及计算出的散列大小N_hash和汉明距离被提供给预处理器10。另外，码字的长度L_i、汉明距离d_i和码字的数量N_cw被提供给数据拆分器12、里德-所罗门(RS)编码器4、着色器6和多路复用器(交织器)14。例如，从预处理器10，具有大小N₂＝N_p+N_hash的数据a₂被提供给数据拆分器12。数据拆分器12将帧拆分成提供给RS编码器4的多个码字D₀、D₁至D_Ncw-1。RS编码器4对数据字进行编码以获得提供给着色器6的码字C₀、C₁至C_Ncw-1。着色器6对码字应用着色序列，以获得着色的码字，并且着色的码字在多路复用器中交织，作为a_out输出。详细过程说明如下。

数据预处理

在预处理步骤中，对输入数据计算N_hash字节的散列值，例如CRC(循环冗余校验)散列，其中N_hash＝N_hash(N_s，m_fec)是仅取决于时隙大小N_s和FEC模式m_fec的数字。在优选实施例中，该数字由下式给出

散列值用于数据验证，因为里德-所罗门码的错误检测不是很强。

令散列字节表示为h(k)，k＝0，1，...，N_hash-1并令rem(n，m)表示n长除以m的余数。散列和数据被串联并拆分为从0到15的数字序列(以下称为unit4数字)，例如根据

a₂(2k)：＝rem(h(k)，16) (12)

和

对于k＝0，1，...，N_hash-1，和

a₂(2k)：＝rem(a(k-N_hash)，16) (14)

和

其中k＝N_hash，N_hash+1，...，N_p+N_hash-1。

用计算出的散列扩展的输入数据，即，包括散列值的帧被拆分成多个数据字。例如，基于帧的目标大小和码字索引来计算数据字的数量。

图12示出了图11所示的信道编码器执行的信道编码操作中的帧架构示例的示意图。输入数据，即包括散列值的输入帧被拆分为计算出的数量的数据字(也是码字的数量)，例如6个数据字D₁到D₅。

里德-所罗门编码

(参考“纠错编码：数学方法和算法(Error Correction Coding：MathematicalMethods and Algorithms)”，ToddK.Moon，2005)

线性代码由GF(16)上的大量里德-所罗门码构成，汉明距离为1、3、5和7。码字的数量根据时隙大小计算为

并且数据符号中的码字i的长度由下式给出

其中i的范围从0到N_cw-1。条件N_cw≥40意味着L_i∈{13，14，15}。不同码字的汉明距离取决于模式和码字，并且由下式给出

数据数组按照以下方式拆分为N_cw个数据字

D_i(k)：＝a₂(S_i+k)，k＝0，1，…L_i-δ_i((m_fec))， (19)

其中拆分点的序列由S₀：＝0和S_i+1：＝S_i+L_i-δ_i(m_fec)+1归纳定义。

这将输入长度限制为

这仅取决于N_s和m_fec。

随后，数据字D_i被编码为RS(L_i，L_i-δ_i(m_fec)+1)码C_i。里德-所罗门编码取决于基本域的生成器和该基本域的单位群的生成器(参见例如“纠错编码：数学方法和算法(ErrorCorrection Coding：Mathematical Methods and Algorithms)”，ToddK.Moon，2005)以及数据-到-符号映射。下面假设域GF(16)由x⁴+x+1生成，并且假设单位群生成器α为GF(16)＝GF(2)/(x⁴+x+1)中的残差类x。此外，数据-到-符号的映射(将unit4数映射到GF(16)的元素)被认为是

其中bit_k(n)表示由下式给出的n的二进制表示中的第k位，

码字C_i则是唯一确定的序列，满足

C_i(δ_i(m_fec)-1+k)＝D_i(k) (23)

对于k＝0，1，...，L_i-δ_i(m_fec)并且还满足多项式

可被RS生成器多项式整除

如上所述，对数据字进行编码并输出码字也如图12所示。每个码字的长度不一定相同，例如，码字C₀和C₁的长度为14个半字节，码字C₂至C₅的长度为13个半字节，因此包含码字C₀至C₅的帧的长度为40字节。需要注意的是，不同数据字的冗余率可以是不同的，因为数据字的长度并不完全相同。

图13是依赖于编码模式的帧架构的示例的示意图。图13为目标大小为40时要传输的数据与冗余排列之间的关系。例如，当码字使用m_fec＝1编码时，预计不会出现错误，当码字使用m_fec＝2编码时，每个码字可能出现一个符号错误，当码字使用m_fec＝3编码时，每个码字可能出现两个符号错误，而当码字使用m_fec＝4编码时，每个码字可能出现三个符号错误。信道解码器20被告知要传输的数据和冗余排列，因为解码需要知晓模式以便扩展编码数据。

下一步，通过根据下式对码字着色来执行模式信令

对于k＝0，1，...L_i，其中sig_k是以下序列之一：

sig₁(·)＝(0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0)

sig₂(·)＝(7，15，5，6，14，9，1，3，12，10，13，3，2，0，0)

sig₃(·)＝(7，11，14，1，2，3，12，11，6，15，7，6，12，0，0)

sig₄(·)＝(6，15，12，2，9，15，2，8，12，3，10，5，4，0，0)

在本实施例中，如果N_s＝40，则码字(数据字)的数量为6。如果码字的数量很大，则没有必要对所有码字进行着色以便稳健地发信号通知FEC模式。在这种情况下，着色可以限于码字的预定义子集，例如，如上面由i＜6所指示的前6个码字。然而，码字的数量可以根据参数改变，即目标大小、码字索引、码字长度等。此外，着色序列的数字不限于上述示例并且可以是不同的数字。

函数bitxor(n，m)定义在自然数上，表示对n和m的二进制表示进行逐位异或(XOR)的结果，即

表1：当c_i从中随机均匀抽取时，可被中的d个符号解码的概率。

其中

选择序列以最大化不同代码相对于汉明距离的分离。表示为

v_k：＝([sig_k(0)]，[sig_k(1)]，…，[sig_k(L_i-1)])

中的相应向量和设置和码字着色对应于中的向量加法对于在没有传输错误的情况下的确定性模式检测，条件其中k≠l就足够了，因为这允许唯一确定信令模式。信令序列满足以下更强的条件，旨在限制发生传输错误时模式模糊的风险。

·对于k＞l和字在中是不可解码的，这意味着它到的汉明距离超过了代码的纠错能力。

·对于k＜l和字可以在中解码，但至少需要纠正两个符号。

表1给出了当c_k从中随机均匀抽取时，在规定数量的符号校正的情况下在中可解码的概率。它们为L_i的较小值的对应概率提供了上限。

着色的码字如图12所示，对采用m_fec＝1编码模式编码的码字，应用着色序列sig₁，即绕过着色，因为着色序列是零序列。对采用m_fec＝2编码模式编码的码字应用着色序列sig₂，对采用m_fec＝3编码模式编码的码字应用着色序列sig₃，对采用编码模式m_fec＝4编码的码字应用着色序列sig₄。需要注意的是，并不是所有的码字都需要着色，即着色序列可以仅应用于帧中码字的预定义子集。

码字复用

着色的码字由多路复用器14交织。即，来自着色的码字的位被放置在至少一个不同码字的另一位的不同码字中以获得帧。

也就是说，选择码字长度L_i使得着色的码字的元素可以完全交织，定义多路复用的码字

其中k＝0，1，...，2N_s-1，转换为输出序列

a_out(k)：＝c(2k)+16 c(2k+1) (30)

其中k＝0，1，...，N_s-1。如果位错误在帧上分布不均，例如，当发生错误突发时，交织会增加保护强度。请注意，在此阶段也可以通过计算最终输出的逐位异或和从sig_m导出的相应序列来描述码字着色。

图14示出了图示用于对要传输的帧进行编码的信道编码器的另一示例的框图。图14所示的信道编码器2包括控制器8、信道编码核2′和音频编码器16，即该信道编码器用于对要传输的音频帧进行编码。在对要传输的视频帧进行编码的情况下，信道编码器2包括视频编码器而不是音频编码器16。

信道解码器

图15示出了信道解码器20的另一个示例。信道解码器20包括解复用器60、解码模式检测器26、纠错器62、着色器22、冗余解码器24、数据组合器64和后处理器68。纠错器62连接到图15中的解码模式检测器26。然而，纠错器62可以被包括在冗余解码器24中，例如，如图5A所示，或者位于解码模式检测器26和着色器22之间，或着色器22和冗余解码器24之间。此外，图15中未示出，然而，信道解码器20还可以包括控制器和/或存储器/存储器，用于存储解码模式的候选列表。

图20示出了图15中所示的信道解码器20的变型。图20描绘了按照与图11类似的方式的操作的信道解码器20。信道解码器20还包括帧配置器61，其将码字的数量N_cw和码字长度L_i提供给解复用器60、模式检测器26，其包括纠错器、去色器(着色器)22、RS解码器24和数据组合器64。此外，帧配置器61向后处理器68提供帧目标大小，即时隙大小N_s。解复用器60提取交织的码字。模式检测器26检测特定解码模式并生成解码模式指示符。解码模式指示符至少包括指示特定解码模式的信息，并且可以包括附加信息，例如纠正符号的数量。将解码模式指示符从模式检测器26提供给去色器22、RS解码器24和后处理器68。去色器22通过将异或(XOR)应用于预定数量的第一编码字来根据特定解码模式去色，例如，具有与特定解码模式相关联的着色序列的前6个码字。RS解码器24仅提取码字的数据部分，即较早对着色的码字执行的纠错。冗余量由解码模式指示符指示。数据组合器64串连输入，即组合数据字以获得输出数据。如果特定解码模式不是模式1，则后处理器68使用散列值验证输出数据。下面解释详细操作。

信道解码器20接收字节序列a_in和以字节为单位的时隙大小N_s作为输入。同样，字节被解释为0到255之间的数字。

码字解复用

解复用器60在解码器20处提取交织的码字，即帧配置器61根据“里德-所罗门编码”一节中指定的输入大小N_s计算码字的数量N_cw和码字长度L_i，，并根据“码字复用”一节中描述的排列提取码字C_i。

模式检测

根据图5A所示的信道解码器20和上面的相关描述的直接模式检测可以通过从C_i传递到

对所有可能的模式使用试解码，并在成功时通过重新计算传输的码字(即解码帧)的散列来验证解码的数据，如上所述(数据预处理)。如果此过程对多种模式成功，则可以将风险值附加到模式类别，如下所示：令n_m(i)，i＝0，1，...，N_cw-1表示在RS解码期间在码字C_i，m中已被纠正的符号数量。对于所讨论的里德-所罗门码RS(L_i，L_i-2t)(汉明距离为2t+1，因此可纠正符号的数量为t)，在GF(16)n中选择可以通过修改τ≤t个符号校正为RS(n，n-2t)码字的n个符号的随机字w的概率由下式给出

因此，模式m的风险值可以认为是

并且m_fec将被选择为使得最小。

建议的模式决策采取了略有不同的路径。模式检测器不是针对所有可能的模式进行完整解码，而是采用并行方法，逐步缩小候选模式列表的范围，并在处理前6个码字后做出最终决定。这种方法的优点是平均计算复杂度较低。

图16示出了图示位于图15中所示的信道解码器20中的信道解码器的解码模式检测器26的示例的框图。解码模式检测器26包括第一解码模式检测器30、第二解码模式检测器32和控制器34。解码模式检测器26被配置为在第一解码模式检测器30处执行第一解码模式操作和在第二解码模式检测器32处执行第二解码模式操作。控制器34可以包括存储器/存储装置，用于存储解码模式的候选列表。

图17示出了由图16所示的解码模式检测器实现的解码模式检测器的解码模式检测操作的示例和由图15所示的信道解码器实现的信道解码器的解码操作的示例的流程图。

第一解码模式操作是通过测试特定解码模式是否为模式1来执行的。首先，计算码字的校验子，当计算出的校验子消失，即计算出的校验子没有值时(S30)，计算和评估散列值(S31)。也就是说，如果解码模式是模式1，则应该没有错误，因此校验子的值为零。当计算的校验子具有值时，终止第一解码模式操作并继续进行到第二编码模式操作(S38)。当计算的散列值不等于码字中包含的散列值(接收的散列值)时(S34)，终止第一解码模式操作并继续进行第二解码模式操作(S38)。当散列值相同时(S34)，第一解码模式检测器30生成解码模式指示符(S36)并且控制器34执行进一步的步骤以输出解码数据(S82)。

图18示出了图示由图16中所示的解码模式检测器实现的解码模式检测器的第二解码模式检测器32的示例的框图。第二解码模式检测器32包括校验子计算器40、校验子着色器42、校验子检查器44、错误定位器多项式计算器46、风险值计算器48、错误位置计算器50和错误符号计算器52。在第二解码模式操作中，校验子着色器42应用着色序列来对计算的校验子去色，因为对码字或校验子执行着色基本上是同一件事。

图19示出了由图18中所示的第二解码模式检测器32实现的第二解码模式操作的过程的示例的流程图。如图19所示，在校验子计算器40处计算校验子(S40)并且在校验子着色器42处对校验子着色(S42)。例如，用与候选列表中的下一个候选模式相关联的着色序列的校验子对校验子进行着色，例如，与模式2相关联的着色序列sig₂。用着色序列的校验子对码字的校验子进行着色产生与在计算其校验子之前为码字着色相同的输出，但在计算上不那么复杂。在校验子检查器44处检查去色的校验子，即检查校验子的值(S44)。如果一个模式的所有校验子均消失，则直接选择该模式而不检查其他模式。当去色的校验子具有值时，错误发生(S46)，因此，在错误定位器多项式计算器46处计算错误定位器多项式(ELP)(S48)。如果ELP不存在(S50)，即ELP无法计算，则从候选列表中排除解码模式(S52)，如果存在任何尚未测试的模式(S58)，返回到步骤S40。例如，应用着色序列sig₂的去色的校验子的ELP不存在，则从候选列表中排除解码模式2。当ELP存在时(S50)，在风险值计算器48处计算风险值(S54)。当计算出的风险值大于预定阈值时(S56)，从候选列表中排除该模式(S52)。当风险值小于预定阈值时(S56)，检查候选列表中是否存在任何尚未测试的模式(S58)。当候选列表中存在任何尚未测试的模式时(S58)，则过程返回到步骤S40。当候选列表中的所有模式都已被测试(S58)时，错误位置计算器50计算错误位置(S60)。当基于计算出的错误位置无法纠正错误时(S62)，从候选列表中排除该解码模式(S52)。当错误可纠正时(S62)，错误符号计算器52计算错误符号(S64)，并生成解码模式指示符(S66)。

然后，如图17所示，错误被纠错器62纠正(S68)。当纠错不成功时，包括具有不可纠正错误的码字的帧被登记为坏帧(S70)。当纠错成功时，着色器22基于解码模式指示符对码字着色(S72)。然后，冗余解码器24基于解码模式指示符对着色(去色)的码字进行解码(S74)，并且数据组合器64串连数据字(S76)。计算串连的数据的散列值并将其与包含的散列值进行比较以评估散列值(S78)。当散列值匹配时(S80)，输出解码的数据。当散列值不匹配时(S80)，解码的帧被登记为坏帧(S70)。

图21示出了图示位于图20中所示的信道解码器中的信道解码器的解码模式检测器的变化的框图。图21示出了描绘由图20中的模式检测器26执行的操作的示意框图20。即，图20中的模式检测器26包括执行阶段1(第一解码模式操作)的第一解码模式检测器、执行阶段2(第二解码模式操作)的第二解码模式检测器、模式选择器和纠错器。

第一模式检测操作(阶段1)

图22示出第1阶段性能的图表。如图22所示，执行第一阶段模式检测，以测试FEC模式m_fec是否为1。以下记号用于表示GF(16)[x]中对应于第i个码字的第i个代码多项式：

FEC模式1的选择取决于两个条件。首先，前两种校验子需要消失，即

[C₀](α)＝[C₀](α²)＝0， (35)

其次，重新计算的散列值需要与接收到的散列值匹配。如果两个条件都满足，则生成解码指示符，指示模式1为特定解码模式，并根据编码器处的数据排列对数据进行解码。如果违反这些条件中的至少一个，模式1将被从候选模式列表中排除，模式检测进入阶段2。

即，如图22所示，如果两个条件都满足，则第一解码模式检测器注意到该特定解码模式为模式1(如图21中的“is_mode_1”所示)。在这种情况下，跳过进一步的过程，即阶段2和纠错。

第二模式检测操作(阶段2)

图23示出了由第二解码模式检测器执行的阶段2的图表。如图23所示，当在阶段1中已经选择了特定解码模式时，跳过阶段2中的过程。另外，如果特定解码模式为模式1，则认为没有发生错误，因此不执行纠错。在图23中，描述了三个过程，即计算6个码字的校验子，描述了模式2、模式3和模式4的解码模式检测操作。即，计算预定数量码字的校验子，例如，对于六个码字C₀至C₅，针对每个码字计算六个校验子，即模式2的操作由去色器1、校验子检查器1、错误定位器多项式计算器1、风险评估器1、错误位置计算器1和错误符号计算器1执行。模式3的操作由去色器2、校验子检查器2、错误定位器多项式计算器2、风险评估器2、错误位置计算器2和错误符号计算器2执行。模式4的操作由去色器3、校验子检查器3、错误定位器多项式计算器3、风险评估器3、错误位置计算器3和错误符号计算器3执行。

图24示出了图23的放大部分，指示模式2的操作。在模式n+1，即模式2的操作中，去色器n，即去色器1根据模式2对计算出的校验子进行去色：校验子检查1测试是否σ_k，n+1＝0其中k＝1，2，...，2·n。测试的结果作为syndrome_check_1发送给模式选择器。错误位置多项式(ELP)Λ_i，n+1在ELP计算器n，即模式2的ELP计算器1处计算。如果Λ_i，n+1对一个i∈{0，1，2，3，4，5}不存在，则从候选列表中排除模式2(模式n+1)(在候选列表中被列入黑名单)。风险评估器n，即模式2的风险评估器1，根据从Λ_i，n+1的度数计算风险值。计算出的风险值作为risk_value_1被发送给模式选择器和错误位置计算器1。错误位置计算器n，即模式2的错误位置计算器1，通过因式分解Λ_i，n+1来计算模式n+1，即模式2中的错误位置。如果因式分解失败，或者如果错误位置超出范围，或者如果风险值高于预定阈值，则从候选列表中排除(列入黑名单)模式2。错误符号计算器n，即模式2的错误符号计算器1，从σ_i，n+1和错误位置err_pos_i，n+1计算模式2(n+1)中的错误符号。

如图23所示，对模式3和模式4也执行与模式2相同的操作。然后，将指示错误位置的数据err_pos_i，2和指示错误符号的数据err_symb_i，2分别从错误符号计算器1发送给切换器。此外，将err_pos_i，3和err_symb_i，3从错误符号计算器2发送给切换器，将err_pos_i，4和err_symb_i，4从错误符号计算器2发送给切换器。模式选择器根据以下步骤选择特定解码模式：

1.如果指示“is_mode_1”，则模式1，如果失败，则检查“is_mode_n”，n＝2，3，4；出口，

2.如果对于n，syndrome_check＝true，则选择m_fec＝n+1(无错误)，

3.如果所有模式都被列入黑名单，则不选择任何模式，即is_mode_n＜0，并且

4.从保留在候选列表(未列入黑名单)中的模式中选择risk_val_(m_fec-1)最小的m_fec。

然后，切换器根据m_fec在输入之间切换(如果未选择模式，则输出无关紧要)。在纠错器中，如果is_mode_1，即m_fec＝1，则output＝input，因为没有错误发生。否则，纠错器通过与err_symb_i，mfec异或来纠正由err_pos_i.mfc指示的符号。详细过程解释如下。

在第2阶段，候选模式列表进一步减少了若干个步骤。一旦找到有效模式或如果候选列表上没有有效模式，则选择特定解码模式的过程就终止。在后一种情况下，解码停止并且帧被标记为坏帧。

阶段2只考虑码字C₀到C₅进行模式检测。在本实施例中，码字的个数为6个，但该数量可以不同，例如根据传输信道的周围环境、传输环境、所需的保护强度和/或编解码器的性能而定。

第一、着色的码字的校验子

σ_i，m(k)：＝[C_i，m](α^k) (36)

被计算，对于i＝0，1，...，5，m＝2，3，4和k＝1，2，...，δ_i(m)-1，即对于前至少六个传输的码字。值得注意的是

[C_i，m](α^k)＝[C_i](α^k)+sig_k(α^k) (37)

其中sig_k(α^k)可以制成表格。即，通过对码字C_i的校验子进行着色，可以有效地计算出着色的码字的校验子。因此，考虑所有模式不会增加最坏情况下校验子计算的复杂度。

如果存在m，使得σ_i，m(k)＝0，其中k＝1，2，...，δ_i(m)-1，则选择模式m。请注意，如果没有发生传输错误则情况总是如此并且通过选择sig_k这样的m必然是唯一的。

否则，传输错误已经发生，模式检测继续计算剩余模式的错误定位器多项式。在这个阶段，这些是多项式

其中并且系数是下式的唯一解

其中n＝d_i，m+1，d_i，m+2，...，δ_i(m)-1。如果码字i在模式m中不可纠正并且如果遇到找不到这样的Λ_i，m的码字，则从候选模式列表中排除模式m。

否则，即找到这样的Λ_i，m，根据下式计算所有剩余模式m的风险值

因为对于所讨论的时隙大小，L_i从13到15变化，码字长度14在此用作对实际风险的估计。ρ_m大于给定阈值的模式被排除在进一步处理之外。注意，阈值例如是6×10^-8，然而，该值可以根据所需的传输质量和其他所需的标准而变化。

对于剩余的模式(在这个阶段，通常只剩余一个模式)，错误定位器多项式在GF(16)[x]中被因式分解。如果多项式被拆分为以下不同的线性因式，则称因式分解是成功的：

其中并且其中j≠k. (41)

如果是这种情况，则可通过修改其中j＝1，2，…，校正为有效的RS(L_i，L_i-δ_i(m_k)+1)码字。从候选模式列表中排除至少一个错误定位器多项式没有根据公式(41)拆分的所有模式。如果多个模式保留在候选列表中，则选择特定解码模式m_fec使得解码风险最小。

在成功的模式检测中，执行码字的纠错。如果纠正失败，则将该帧标记为坏帧并终止解码。否则，根据FEC模式m_fec中编码器的数据排列，在冗余解码器24处根据所选择的模式执行去色之后对数据进行解码。

如果m_fec＞1，则通过重新计算散列值并在后处理器68处与包括在传输的码字中的散列值进行比较来验证解码的数据。如果验证成功，则根据编码器处的数据排列输出解码的数据。否则，向信道编码器2发信号通知坏帧。

当选择解码模式时，生成指示特定解码模式的解码模式指示符并将其发送给去色器22，RS解码器24和后处理器68，如图20所示。同样如图20所示，去色器22根据模式m_fec通过将前6个码字与sig_mfec(k)进行异或来去色。RS解码器24仅提取码字的数据部分，即对着色的码字较早执行纠错。解码模式指示符也被发送给RS解码器24，因为需要知道特定解码模式来识别冗余量。以“纠错编码：数学方法和算法(Error Correction Coding：Mathematical Methods and Algorithms)”，Todd K.Moon，2005中公开的方式根据特定解码模式进行解码的解码过程。数据组合器64串连输入以获得输出，并且如果m_fec＞1则后处理器68验证数据并去除散列数据。

根据本申请的实施例，信道编码器通过将着色序列应用于帧的码字来指示编码模式。因此，不必单独传输数据来指示特定编码模式和所需参数，从而提高了数据传输率。此外，通过应用根据编码模式选择的着色序列，编码模式的信息/指示被包括在码字中，因此，可以提供错误恢复模式信令。此外，编码模式的信息/指示通过应用着色序列而分布在码字中，因此，在信道解码器处以错误恢复方式接收编码模式的信息/指示。另外，信道解码器能够确定解码模式，而无需单独接收关于解码模式的特定信息和用于确定解码模式的参数。因此，有效地提高了信道的数据传输率。

根据本申请的实施例，信道解码器执行测试解码以检查是否发生错误以检测解码模式。因此，在没有发生传输错误的情况下，可以通过简单的计算确定可靠的解码模式。

根据本申请的实施例，在发生传输错误的情况下，信道解码器对预定数量的码字执行纠错作为测试，并计算错误的风险值(可靠性度量)。因此，在没有从信道编码器接收到特定信息和参数的情况下，可以通过测试预定数量的码字并考虑可靠性度量来确定合适的解码模式。

根据本申请的实施例，解码模式指示符包括解码模式检测器，用于通过测试预定数量的码字来检测解码模式以推导出解码模式候选列表中的解码模式的候选。基于发生的错误将候选列表中的候选排除或列入黑名单，并考虑可靠性度量(风险值)从候选列表中的剩余解码模式候选中最终选择特定解码模式。然后解码模式指示符包括所选择的解码模式的风险值，并且在错误风险大于预定阈值的情况下，该帧被登记为坏帧。因此，可以通过仅测试预定数量的码字来选择可靠且合适的解码模式。

随后描述进一步的实施例。

应用层前向纠错

1.信道编码器

1.1功能和定义

1.2通用信道编码器参数

1.2.1FEC模式

FEC模式m是从1到4的数字，其中m＝1仅提供基本的错误保护，而m＝2，3，4提供增加的纠错能力。在信道编码器处，FEC模式由m_fec表示，在信道解码器处，它被表示为n_fec。

1.2.2时隙大小

时隙大小N_s以八位字节为单位指定信道编码帧的大小。N_s可以采用从40到300的所有整数值，以100Hz的帧速率覆盖从32到240kbps的标称比特率。

1.2.3 CMR

编码模式请求CMR是一个由0到3的数字表示的两位符号。

1.2.4联合信道编码标志

联合信道编码标志jcc_flag取值0和1，并且指示输入数据包含来自多个音频信道的数据。

1.3导出的信道编码器参数

1.3.1码字的数量

参数N_cw指定用于对数据帧进行编码的码字的数量。它是从时隙大小导出的

1.3.2码字长度

参数L_i被定义为i＝0..N_cw-1并以半八位字节为单位指定第i个码字的长度。从时隙大小N_s导出为

1.3.3汉明距离

参数d_i，m指定了FEC模式m下码字i的汉明距离。它是由下式给出：

并且对于m＞1由下式给出：

d_i，m：＝2m-1其中i＝0..N_cw-1。

1.3.4部分隐藏码字的数量

参数N_pccw指定部分隐藏码字的数量，由时隙大小N_s和FEC模式m导出

1.3.5部分隐蔽区块的大小

参数N_pc以半八位字节为单位指定部分隐藏块的大小，并从时隙大小N_s和FEC模式m导出

1.3.6 CRC散列大小

数字N_CRC1和N_CRC2对应于CRC散列值的大小，由时隙大小和FEC模式m导出

和

1.3.7负荷大小

负荷大小N_p指定在FEC模式m中以八位字节为单位编码的大小为N_s的信道编码帧中的数据大小，由下式给出

1.4信道编码器的算法描述

1.4.1输入/输出

信道编码器将时隙大小N_s、FEC模式m_fec、编码模式请求CMR、数据序列，例如八位字节的a_dat(0..N_p-1)、和联合信道编码标志jcc_flag作为输入，并返回一个八位字节序列a_cc(0..N_s-1)。根据指定的字节顺序，八位字节被解释为从0到255的数字。

1.4.2数据预处理

数据序列首先被拆分为顺序相反的半八位字节序列a_n(0..2N_p-1)，其中a_n(2k)持有a_dat(N_p-1-k)的上半部分并且a_n(2k+1)持有下半部分。在公式中这是

和

a_n(2k+1)：＝rem(a_dat(N_p-1-k)，16)

接下来，根据序列的位扩展计算CRC散列值

a_n1(0..2N_p-N_pc-1)：＝a_n(0..2N_p-N_pc-1)

和

a_n2(0..N_pc-1)：＝a_n(2N_p-N_pc..2N_p-1)。

请注意，N_pc可以为零，在这种情况下a_n2是空序列。半八位字节序列a(0..N-1)的位扩展由序列b(0..4N-1)定义，其中b(4k+j)：＝bit_j(a(k)))，

k的范围从0到N-1，j的范围从0到3，bit_j是根据指定的字节顺序返回第j个位的函数。

基于a_n1的扩展计算的第一CRC散列序列长度为8N_CRC1-2，并且二进制生成多项式由下式给出

p₁₄(x)＝1+x²+x⁶+x⁹+x¹⁰+x¹⁴

和

p₂₂(x)＝1+x³+x⁵+x⁸+x⁹+x¹⁰+x¹¹+x¹⁶+x¹⁹+x²²。

在a_n2，上计算的第二CRC散列序列的长度为8N_CRC2，并且二进制生成多项式由下式给出

p₁₆(x)＝1+x+x³+x⁵+x⁶+x⁷+x⁹+x¹³+x¹⁵+x¹⁶。

对于给定的k阶二进制生成多项式p(x)，二进制数据序列b(0..N-1)上长度k的CRC散列序列通常被定义为二进制序列r(0..k-1)，使得二进制多项式

可被p(x).整除。

令b_n1表示a_n1的位扩展，并且令b_n2表示a_n2的位扩展。然后将序列r_n1(0..8N_CRC1-3)设置为在串联序列上计算出的长度为8N_CRC1-2的散列序列

b_n1ext＝(bit₀(CMR)，bit₁(CMR)，b_n1(0)..b_n1(8N_p-4N_pc-1))。

此外，r_n2(0..8N_CRC2-1)被设置为在b_n2上计算出的长度为8N_CRC2的第二散列序列。请注意，如果N_CRC2＝0，则r_n2是空序列。

然后，将第一预处理数据序列b_pp0(0..8(N_p+N_CRC1+N_CRC2)-1)定义为

b_pp0(0..8N_CRC1-3)：＝r_n1(0..8N_CRC1-3)

b_pp0(8N_CRC1-2)：＝bit₀(CMR)

b_pp0(8N_CRC1-1)：＝bit₁(CMR)

b_pp0(8N_CRC1..8(N_CRC1+N_CRC2)-1)：＝r_n2(0..8N_CRC2-1)

b_pp0(8(N_CRC1+N_CRC2)..8(N_p+N_CRC1+N_CRC2)-4N_pc-1)：

＝b_n1(0..8N_p-4N_pc-1)

和

b_pp0(8(N_CRC1+N_CRC2+N_P)-4N_pc..8(N_CRC1+N_CRC2+N_p)-1)：＝b_n2(0..4N_pc-1)。

通过将位置8N_CRC1-2和8N_CRC1-1的CMR位与位置的位交换，给出最终的预处理数据序列，即

b_pp(N_CRC1-2)：＝b_pp0(k)

b_pp(N_CRC1-1)：＝b_pp0(k+2)

b_pp(k)：＝b_pp0(N_CRC1-2)

b_pp(k+2)：＝b_pp0(N_CRC1-1)

和

b_pp(n)：＝b_pp0(n)

其中n不同于8N_CRC1-2，8N_CRC1-1，k，和k+2。这些位的交换确保CMR位存储在位于信道编码位流中间的FEC模式独立位位置中。

位序列b_pp通过反转位扩展转换为半八位字节序列a_pp(0..2(N_CRC1+N_CRC2+N_p))，即

a_pp(k)：＝b_pp(4k)+2b_pp(4k+1)+4b_pp(4k+2)+8b_pp(4k+3)。

请注意，没有必要实际执行本节中描述的位扩展，因为可以在数据块上有效地计算CRC散列。

1.4.3里德-所罗门编码

对于里德-所罗门(RS)编码，根据下式将来自第1.4.2节的预处理数据序列a_pp拆分为N_cw个序列D_i，也称为数据字，

其中i的范围从0到N_cw-1，并且拆分点S_i由S₀＝0和归纳定义。

RS码是在GF(16)＝GF(2)/(x⁴+x+1)上构建的，其中GF(2)/(x⁴+x+1)中x的残差类被选择为单位群生成器，通常用α表示。

使用数据到符号映射将半八位字节映射到GF(16)的元素

n→[n]：＝bit₀(n)α⁰+bit₁(n)α¹+bit₂(n)α²+bit₃(n)α³。

映射是一对一的，并且逆映射表示为β→<β>，使得[<β>]＝β。

使用这种表示法，汉明距离3、5和7的里德-所罗门生成多项式由下式给出

q₃(y)：＝[8]+[6]y+[1]y²，

q₅(y)：＝[7]+[8]y+[12]y²+[13]y³+[1]y⁴，

和

q₇(y)：＝[12]+[10]y+[12]y²+[3]y³+[9]y⁴+[7]y⁵+[1]y⁶。

其中i范围从0到N_cw-1，计算数据字D_i的RS冗余序列这些是(唯一确定的)半八位字节序列，使得多项式

可以被整除。然后将第i个码字C_i定义为由下式给出的L_i个半八位字节序列

和

请注意，如果则RS冗余序列为空且C_i仅等于D_i·。

1.4.4模式信令

FEC模式m_fec不是显式传输，而是通以下模式相关着色序列对前6个码字进行着色而隐式地发信号通知，即

其中bitxor(a，b)表示对两个半八位字节的按位异或运算。信令序列sig_m由下式给出

sig₁(0..14)＝(0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0)

sig₂(0..14)＝(7，15，5，6，14，9，1，3，12，10，13，3，2，0，0)

sig₃(0..14)＝(7，11，14，1，2，3，12，11，6，15，7，6，12，0，0)

sig₄(0..14)＝(6，15，12，2，9，15，2，8，12，3，10，5，4，0，0)

请注意，码字着色使C₀位位置30和32处的CMR位保持不变。

1.4.5码字复用

序列CC_i首先根据下式通过交织半八位字节被复用成八位字节序列

a_il(N_cwk+i)：＝CC_i(k)，

其中i的范围从0到N_cw-1，k的范围从0到L_i-1，然后根据下式配对连续的半八位字节

a_cc(k)：＝a_il(2k)+16a_il(2k+1)

其中k的范围从0到N_s-1。

1.5信道解码器的算法描述

1.5.1输入/输出

信道解码器将时隙大小N_s和八位字节序列z_cc(0..N_s-1)和联合信道编码标志jcc_flag作为输入，并返回负荷大小N_p、解码八位字节序列z_dat(0..N_p-1)、坏帧指示符bfi取值0、1和2，CMR估计XNI取值从0到11，数字error_report取值从-1到480(如果bfi＝0，则表示已纠正的位数)，以及用于部分隐藏的位位置指示符fbcwbp。

N_p和z_dat(0..N_p-1)值仅在bfi≠1时指定，并且位位置指示符fbcwbp的值仅在bfi＝2时指定。

1.5.2码字解复用

从时隙大小N_s，根据1.3.1和1.3.2节计算导出参数N_cw和L_i。然后根据下式将输入序列z_cc(0..N_s-1)拆分为半八位字节的序列z_il(0..2N_s-1)

z_il(2k)：＝rem(z_cc(k)，16)

和

其中k＝0..N_s-1，，按照1.4.5节的数据排列提取码字XX_i，即

XX_i(k)：＝z_il(kN_cw+i)，

其中i的范围从0到N_cw-1，并且k的范围从0到L_i-1。

1.5.3模式检测

模式检测的目的是通过分析码字XX_i，恢复FEC模式m_fec，其中i的取值范围为0～5。检测到的模式记为n_fec，取值0～4，其中0表示没有检测到模式。一旦检测到一模式，所有派生的编解码器参数，例如负荷大小、部分隐藏码字的数量等，都根据该模式进行定义。该模式是从候选模式列表中选择的，最初包含FEC模式1到4，然后逐步缩小范围。

1.5.3.1阶段1

阶段1尝试确定该帧是否以FEC模式1编码。为此，计算码字0的前两个校验子，其中码字XX_i的第k个校验子由下式定义的GF(16)符号定义

如果满足以下两个条件，则选择模式1：

1.和

2.根据m_fec＝1的帧排列提取的数据通过第1.5.7节中概述的第一个循环冗余校验，其中

如果满足这些条件，error_report和bfi被设置为0，并且信道解码器输出数据z_dat(0..N_p-1)，如第1.5.7节中生成的那样。否则，模式检测进入阶段2，并且从候选列表中删除模式1。

1.5.3.2阶段2

阶段2尝试确定该帧是否以FEC模式2、3或4进行编码。为此，对于i＝0..5和k＝1..6计算校验了

如果对于一个m∈{2，3，4}满足条件

对于i＝0..5和k＝1..d_i，m-1，即所有根据模式m着色的校验子消失，然后选择n_fec：＝m并且信道编码器进行到第1.5.6节。请注意，这样的m必然是唯一的，因此可以按任何顺序测试模式。

如果找不到这样的m，则模式检测将对于i＝0..5和m＝2..4计算错误定位器多项式Λ_i，m(y)。这是根据第1.5.5.1.1节完成的，其中和

根据模式m的着色的校验子，其中k＝1..2t。

对于从0到5的至少一个i，对于其Λ_i，m(y)＝[0]的所有模式m被排除在进一步考虑之外。

对于其余模式，计算风险值。模式m的风险值rsk(m)基于错误定位器多项式A_i，m(y)的阶数，并计算为尾数指数对

(μ_m，∈_m)：＝(((((μ_0，m，∈_0，m)*(μ_1，m，∈_1，m))*(μ_2，m，∈_2，m))*(μ_3，m，∈_3，m))*(μ_4，m，∈_4，m))*(μ_5，m，∈_5，m)，

其中尾数指数对(μ_i，m，∈_i，m)在表2中指定，并且其中两个尾数指数对的乘法定义如下：给定两对(μ，∈)和(μ′，∈′)，其中00≤μ，μ′＜2¹⁵，乘积(μ，∈)*(μ′，∈′)定义为对(μ″，∈″)给出

和

这样的尾数指数对(μ，∈)对应于数μ*2^∈-14。

表2

从候选模式列表中删除对应风险值rks(m)高于时隙大小相关阈值risk_thresh的所有模式m。风险阈值定义为

风险小于或等于risk_thresh的剩余模式值被枚举为m_j，j＝1..n，，使得对于每个j＝1..n-1，要么rsk(m_j)＜rsk(m_j+1)，要么rsk(m_j)＝rsk(m_j+1)并且m_j＜m_j+1成立。

从模式m₁，开始，码字XX_i中的错误位置根据第1.5.5.2节确定，其中其中i＝0..5。如果所有码字的错误位置计算均成功，则选择n_fec＝m_j，信道解码器继续执行第1.5.5节。否则，如果不能为一个索引确定错误位置，则对模式m_j+1执行相同的过程，而j＜n。否则，n_fec设置为0，表示没有检测到模式。

在没有检测到模式的情况下，即n_fec＝0，error_report设置为-1，在信道解码器退出之前，根据第1.5.4节使用M＝{1，2，3，4}进行CMR检测，其中bfi＝1。

1.5.4帧不可解码时的CMR估计

在帧不可解码的情况下，通过分析第一个码字XX₀和所有模式m∈M，的相应错误定位器多项式Λ_0，m来估计CMR，其中M是给定的一组候选模式。

首先从M中删除所有模式，其中任一

·错误定位器多项式Λ_0，m无效，或

·表2中指定的风险值指数∈_0，m大于一8。

剩余模式的集合表示为M₁。

如果M₁为空，则CMR估计值XNI设置为

XNI＝bit₂(XX₀(7))+2bit₀(XX₀(8))+8，

其中加数8表示该值未经验证。

如果M₁不为空，则令m表示M₁中风险值指∈_0，m最小的元素(注意这种模式总是存在，因为由于信令序列的设计∈_0，1和∈_0，2不能同时具有值-8)。然后，根据第1.5.5节，使用n_fec＝m对XX₀执行纠错，并且CMR估计值从更正后的码字中导出为

如果∈_0，m＞-16，其中加数4表示CMR以中等高度置信度验证，或

如∈_0，m≤-16，表示CMR值得到了高置信度验证。

1.5.5纠错

只有在模式检测成功时才执行完全纠错。在这种情况下，前6个码字的错误位置已经在第1.5.3.2节中计算过。也可以仅对用于CMR恢复的第一个码字进行纠错。在这种情况下，仅对i＝0.执行以下步骤。

i≤5的码字XX_i通过根据第1.5.5.3节计算错误符号ε_i，k进行纠正

的定义如第1.5.3.2节中所述，并且

然后，校正后的码字定义为

其中<·>是第1.4.3节中规定的反向数据到符号映射。

对于索引i＞5的剩余码字，通过进行通常的步骤执行纠错：

1.根据下式计算校验子

其中k＝1..2t且

2.如果所有校验子都为零，则假定码字没有错误，因此将纠正后的码字设置为XX_i。

3.否则，根据第1.5.5.1.1节计算错误定位器多项式Λ(y)。

4.成功后(即Λ(y)≠[0]))，根据第1.5.5.2节计算错误位置v_k，k＝0..d_i-1且d_i：＝deg(Λ(y))。

5.成功后，根据第1.5.5.3节计算错误符号ε_i，k，，k＝0..d_i-1，并根据下式执行纠错

如果索引i＜N_cw-N_pccw的纠错失败，即步骤3、4或5之一失败，则坏帧指示符bfi设置为1，按以下指定计算error_report并终止信道解码。

对于索引i≥N_cw-N_pccw，序列T(N_cw-N_pccw..N_cw-1)定义如下。如果索引i≥N_cw-N_pccw的纠错失败或如果表中指定的风险值指数∈_i，m大于-16，则值T(i)设置为0，表示码字XX_i中的数据如果没有进一步验证是不可靠的。如果纠错失败，则纠正后的码字仍然定义为XX_i，但第一坏帧指示符bfi₀设置为2。

error_report的值设置如下。如果索引i＜N_cw-N_pccw的纠错失败，则令i₁表示它失败的最小索引并设置I＝{0，...，i₁-1}。否则，令I表示纠错成功的所有索引0＜i＜N_cw的集合。然后将error_report的值计算为

那是总数在码字XX_i中纠正的位的数量，其中i∈I。

如果N_s＝40，则人为地减少纠正的位的数量以增加错误检测。如果所有码字都已成功纠正，则第一坏帧指示符根据由下式给出的模式相关错误阈值emax_m设置

如果则第一坏帧指示符bfi₀设置为0，否则设置为1。

如果N_s＞40并且所有码字都已成功纠正，则第一坏帧指示符bfi₀设置为0。

1.5.5.1.1错误定位器多项式的计算

错误定位器多项式是根据GF(16)中符号的序列σ_k，k＝1..2t，计算的，其中t是从1到3的数字。

如果σ_k＝[0]且k＝1..2t，则错误定位器多项式Λ(y)设置为[1]。

否则，对于l＝1..t计算矩阵M_l的行列式，其中

M₁：＝(σ₁)

和

det(M₁)＝σ₁

如果对于l＝1..t，所有行列式都是[0]，则错误定位器多项式Λ(y)设置为[0]，这是1.5.5.2节意义上的无效错误定位器多项式。

否则，取τ为从1到t的最大索引，使得det(M_τ)≠0。然后错误定位器多项式的系数计算为

其中逆矩阵由下式给出

如果λ_τ＝[0]，则错误定位器多项式设置为[0]。

否则，如果τ＝t，则错误定位器多项式设置为

Λ(y)：＝[1]+λ₁y+…+λ_ty^t

并且如果τ＜t则进一步检验是否

对n＝0..2(t-τ)-1成立。如果所有这些等式都成立，则错误定位器多项式设置为

Λ(y)：＝[1]+λ₁y+…+λ_τy^τ。

否则，它被设置为[0]。

1.5.5.2误差位置的计算

错误位置由以下错误定位器多项式计算

Λ(y)：＝[1]+λ₁y+…+λ_ty^d。

错误定位器多项式被认为是有效的，如果承认以下表示其中0≤n_k＜L_i且n_k≠n_l对于k≠l，

在这种情况下，对于k＝0..d-1，错误位置由n_k给出。否则，错误位置列表为空。

值n_k可以通过测试Λ(α^-n)＝0，对于n＝0..L_i-1.来确定。或者，由λ_i索引的错误位置列表是可能的，并且可能会快得多。

1.5.5.3误差符号的计算

通过在GF(16)上求解以下线性系统，根据校验子σ₁，...，σ_d和错误位置v₀，...，v_d-1计算误差符号

其中A_d(v₀，...，v_d-1)是Vandermonde矩阵

和

矩阵逆由下式给出

和

其中

和

1.5.6去色和RS解码

根据检测到的FEC模式n_fec的去色是通过应用第1.4.4节中的相应信令序列来完成的，从而产生去色码字

然后，根据产生以下数据字的模式n_fec应用冗余解码

用第1.3.7节规定的N_p，m＝n_fec根据下式组合成数据序列z_pp(0..N_p-1)

对于i＝0..N_cw-1，，其中拆分点S_i如第1.4.3节中所定义。这产生长度为2(N_p+N_CRC1+N_CRC2)的序列。在RS冗余解码后，FEC解码器继续执行第1.5.7节数据后处理。

1.5.7数据后处理

数据后处理包括散列删除和验证以及CMR提取。来自第1.5.6节的序列z_pp被扩展为相应的位序列y_pp，通过反转第1.4.2节中的位交换，即在位置8N_CRC1-2和处交换位以及在位置8N_CRC1-2和k+2处交换位，从中导出序列y_pp0。

然后将序列y_pp0拆分为序列i_n1，i_n2，y_n1ext，和y_n2，对应于第1.4.2节中的序列r_n1，r_n2，b_n1ext，和b_n2，由下式给出

i_n1(0..8N_CRC1-3)：＝y_pp0(0..8N_CRC1-3)，

i_n2(0..8N_CRC2-1)：＝y_pp0(8N_CRC1..8(N_CRC1+N_CRC2)-1)，

y_n1ext(0..1)：＝y_pp0(8N_CRC1-3..8N_CRC1-1)，

y_n1ext(2..8N_p-4N_pc+1)：＝y_pp0(8(N_CRC1+N_CRC2)..8(N_CRC1+N_CRC2+N_P)-4N_pc-1，

和

y_n2(0..4N_pc-1)：＝y_pp0(8(N_CRC1+N_CRC2+N_P)-4N_pc..8(N_CRC1+N_CRC2+N_p)。

对y_n1ext和y_n2y_n2进行的两个循环冗余校验(CRC)通过重新计算第1.4.2节规定的散列序列进行。

如果为1.4.2节中指定的y_n1ext计算的8N_CRC1-2位冗余序列与i_n1不匹配，则坏帧指示符bfi设置为1，并且根据1.5.4节估计CMR，其中M＝{n_fec}。否则，CMR估计设置为

XNI＝y_n1ext(0)+2y_n1ext(1)。

如果第一个CRC通过并且如果bfi₀≠2，则执行第二个CRC，为y_n2计算8N_CRC2散列序列，如第1.4.2节所述。如果结果与序列i_n2不匹配，则坏帧指示符bfi设置为2，表示部分隐藏数据丢失。如果第一个CRC通过并且bfi₀＝2，则bfi设置为2而不执行第二个CRC。

如果两个CRC都通过，则坏帧指示符bfi设置为0，表示解码数据有效。

如果bfi＝2，则部分隐藏块中第一个可能损坏位的位置fbcwbp由来自第1.5.5节的序列T(N_cw-N_pccw..N_cw-1)以下列方式确定。

如果不存在索引i使得N_cw-N_pccw≤i＜N_cw且T(i)＝1或如果T(N_cw-1)＝0，则fbcwbp设置为0。否则，令i₀表示最大的索引，使得对于i₀≤i＜N_cw，T(i)＝1。然后fbcwbp计算为

如果bfi≠1，则输出数据为z_dat是通过设置下式，通过反转第1.4.2节中的预处理步骤生成的

y_n1(0..8N_p-4N_pc-1)：＝y_n1ext(2..8N_p-4N_pc+1)，

z_n1(k)＝y_n1(4k)+2y_n1(4k+1)+4y_n1(4k+2)+8y_n1(4k+2)

其中k＝0..2N_p-N_pc-1，

z_n2(k)＝y_n2(4k)+2y_n2(4k+1)+4y_n2(4k+2)+8y_n2(4k+2)

其中k＝0..N_pc-1，

z_n(0..2N_p-N_pc-1)：＝z_n1，

z_n(2N_p-N_pc..2N_p-1)：＝z_n2，

和

z_dat(k)：＝z_n(2N_p-2k-1)+16z_n(2N_p-2k-2)

其中k＝0..N_p-1。

尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但很明显，这些方面也代表了相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的相应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以通过(或使用)硬件装置来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一个或多个最重要的方法步骤可以由这样的装置执行。

本发明的数据流可以存储在数字存储介质上或可以在传输介质如无线传输介质或有线传输介质如因特网上传输。

根据某些实现要求，应用的实施例可以硬件或软件实现。该实现可以使用数字存储介质来执行，例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存，具有存储其上的电子可读控制信号，它们与可编程计算机系统协作(或能够协作)从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，所述控制信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文所述的方法之一。

通常，本申请的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行方法之一。例如，程序代码可以存储在机器可读载体上。

其他实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。

因此，换句话说，本发明方法的实施例是具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法之一。

因此，本发明的另一个实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，包括记录在其上的用于执行本文所述方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或记录介质通常是有形的和/或非暂时性的。

因此，本发明方法的另一实施例是数据流或信号序列，其表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接、例如经由互联网来传输。

另一个实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适合于执行本文描述的方法之一。

另一实施例包括其上安装有用于执行本文所述方法之一的计算机程序的计算机。

根据本发明的另一实施例包括被配置为向接收器传送(例如，电子地或光学地)用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的装置或系统。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储设备等。例如，该装置或系统可以包括用于将计算机程序传送到接收器的文件服务器。

在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列)可用于执行本文所述方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件设备执行。

本文描述的装置可以通过硬件装置实现，也可以通过计算机实现，也可以通过硬件装置和计算机的组合实现。

本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地以硬件和/或软件来实现。

Claims

1.一种用于对帧进行编码的信道编码器，包括：

多模式冗余编码器，用于根据一组不同编码模式中的特定编码模式对帧进行冗余编码，其中所述多模式冗余编码器被配置为能够使用该组中的每种编码模式对所述帧进行编码，

其中编码模式在添加到所述帧的冗余量方面彼此不同，其中所述多模式冗余编码器被配置为输出包括至少一个码字的编码帧；以及

着色器，用于将着色序列应用于所述至少一个码字；

其中所述着色序列通过应用着色序列中的至少一个来改变码字的至少一位，其中所述着色器被配置为根据所述特定编码模式选择具体着色序列，

其中所述信道编码器还包括：

数据拆分器，用于将所述帧拆分为多个数据字，其中所述多模式冗余编码器被配置为根据所述特定编码模式对多个数据字中的每个数据字进行编码以获得多个码字，

其中所述着色器被配置为将所述具体着色序列应用于预定义数量的码字中或多个码字的预定义子集中的每个码字。

2.根据权利要求1所述的信道编码器，其中所述多模式冗余编码器被配置为在前一帧中应用所述特定编码模式，第一编码模式具有与其相关联的着色序列，其中所述多模式冗余编码器被配置为对于当前帧，接收使用具有与其相关联的另一着色序列的第二编码模式的指示，并且其中所述着色器被配置为在所述当前帧中应用所述另一着色序列，或

其中所述另一着色被所述当前帧中的着色序列绕过。

3.根据权利要求1所述的信道编码器，还包括：

用于提供编码标准的控制器，其中所述编码标准定义所述帧的冗余率，其中所述多模式冗余编码器被配置为根据所述特定编码模式定义的所述冗余率和所述编码帧的可变或固定的目标大小来为所述帧增加冗余。

4.根据权利要求3所述的信道编码器，其中所述多模式冗余编码器被配置为基于所需的数据保护强度确定所述编码模式，

其中所述控制器被配置为基于传输信道的估计错误发生来确定所需的数据保护强度。

5.根据权利要求3所述的信道编码器，其中所述控制器被配置为切换用于对所述帧进行编码的所述特定编码模式，并且生成指示所述特定编码模式的编码模式信息，

其中所述多模式冗余编码器被配置为接收所述编码模式信息并且根据接收到的编码模式信息所指示的特定编码模式执行冗余编码以获得所述至少一个码字，

其中所述着色器被配置为接收用于指示所述具体着色序列的指示并且将所指示的具体着色序列应用于所述至少一个码字。

6.根据权利要求5所述的信道编码器，其中所述着色器被配置为从所述控制器或从所述多模式冗余编码器中的任意一个接收用于指示所述具体着色序列的指示。

7.根据权利要求1所述的信道编码器，其中所述着色器被配置为通过计算所述至少一个码字和所述具体着色序列的逐位异或来执行所述至少一个码字的着色。

8.根据权利要求1所述的信道编码器，其中所述数据拆分器被配置为基于所述帧的目标大小计算码字的数量，其中包括在所述码字中的数据字的长度基于计算出的码字的数量而改变。

9.根据权利要求1所述的信道编码器，包括：

音频/视频编码器，用于对音频/视频帧数据进行编码，其中所述音频/视频编码器被配置为基于所述特定编码模式设置一组音频/视频帧数据。

10. 根据权利要求1所述的信道编码器，包括：

预处理器，用于对音频/视频帧计算散列值，其中

所述预处理器被配置为串接所述散列值和所述音频/视频帧。

11.根据权利要求1所述的信道编码器，其中所述数据拆分器被配置为拆分所述帧，其中至少一个数据字由散列值的至少一部分和音频/视频帧的一部分组成。

12.一种用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器，包括：

着色器，用于将至少一个着色序列应用于所述至少一个传输的码字或应用于纠错的至少一个传输的码字以获得至少一个着色的码字，

其中着色序列通过应用所述至少一个着色序列来改变码字的至少一位，并且

其中所述至少一个着色序列与特定解码模式相关联，作为具体着色序列；

冗余解码器，用于对至少一个着色的码字进行冗余解码，以获得解码的输出码字；以及

解码模式检测器，用于生成指示所述冗余解码器获得解码的输出码字要使用的特定解码模式的解码模式指示符，

其中所述解码模式指示符与作为用于对传输的码字着色的具体着色序列的至少一个着色序列相关联，

其中所述着色器被配置为除了所述着色序列之外使用至少另一着色序列，或者其中所述信道解码器被配置为在另一解码模式中绕过着色器而没有任何着色；

其中所述冗余解码器被配置为对使用另一着色序列着色的附加的至少一个着色码字进行冗余解码，以获得另一解码的码字，对使用另一着色序列从传输的码字获得的另一着色的码字或未着色的传输的码字进行冗余解码，以获得再一解码的码字，以及

其中所述冗余解码器被配置为输出解码的码字的可靠性度量、另一解码的码字的另一可靠性度量、或再一码字的再一可靠性度量，

其中所述解码模式检测器被配置为基于所述可靠性度量确定所述解码模式指示符，以及

其中所述冗余解码器被配置为：接收所述解码模式指示符并且将所述解码的码字、所述另一解码的码字、或所述再一解码的码字中的任意一个作为解码的输出码字输出，

其中所述着色器被配置为：对预定数量的传输的码字以相同的着色序列执行着色操作，以获得预定数量的着色的码字，并且使用相同的另一着色序列对另一预定数量的传输的码字执行另一着色操作，以获得预定数量的另一些着色的码字，

其中所述冗余解码器被配置为确定推导出预定数量的解码的码字的可靠性度量、推导出预定数量的另一解码的码字的另一可靠性度量、或者推导出预定数量的解码的码字的再一可靠性度量。

13.根据权利要求12所述的信道解码器，其中所述冗余解码器包括用于减少所述至少一个着色的码字的位数的位数减少器和用于纠正所述着色的码字的错误的纠错器，或

所述信道解码器还包括纠错器，用于纠正至少一个传输的码字的错误。

14. 根据权利要求12所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为计算所述解码帧的散列值，将所述解码帧的散列值与和传输的码字相关联的散列值进行比较，并且基于散列比较的结果确定所述解码模式指示符，

其中所述着色器被配置为绕过着色操作，并且

其中所述冗余解码器被配置为不使用着色序列接收传输的码字，并且根据所述解码模式指示符执行冗余解码操作。

15.根据权利要求12所述的信道解码器，其中所述着色器被配置为执行多个着色操作，至少并行地获得着色的码字和获得另一着色的码字，

其中所述冗余解码器被配置为执行多个冗余解码操作，至少并行地获得解码的码字、获得另一解码的码字和再一码字，

所述信道解码器还包括：

控制器，用于控制所述冗余解码器的输出，其中所述控制器被配置为指示所述冗余解码器将解码的码字、另一解码的码字、或再一解码的码字中的任意一个作为解码的输出码字输出。

16.根据权利要求12所述的信道解码器，其中所述冗余解码器被配置为：在着色的码字的解码操作期间基于纠正的符号的数量计算可靠性度量，在另一码字的另一解码操作期间基于纠正的符号的数量计算另一可靠性度量，以及在再一码字的再一解码操作期间基于纠正的符号的数量计算可靠性度量。

17.根据权利要求12所述的信道解码器，包括：

输入接口，用于接收包括多个传输的码字的编码帧，

其中多个码字至少为二至八个。

18.根据权利要求12所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为使用所述着色序列来确定所述解码模式指示符。

19.根据权利要求12所述的信道解码器，其中传输的码字的预定数量在3到9之间。

20. 根据权利要求15所述的信道解码器，其中所述控制器被配置为：

指示所述冗余解码器使用可靠性度量选择所述特定解码模式，或

指示输出接口以将任一解码的码字作为解码的输出码字输出。

21.根据权利要求20所述的信道解码器，其中所述控制器被配置为指示所述冗余解码器选择具有最高可靠性度量的特定解码模式，或

指示输出接口以从一组进一步使用不同的解码方式的解码的码字中选择解码的码字作为解码的输出码字，其中所选择的码字具有与其关联的最高的可靠性度量。

22.一种用于对至少一个传输的码字进行信道解码的信道解码器，包括：

着色器，用于将至少一个着色序列应用于至少一个传输的码字或应用于纠错后的至少一个传输的码字以获得至少一个着色的码字，

其中所述解码模式检测器被配置为存储指示预定数量的候选解码模式的候选列表，其中一个候选解码模式被指示为无任何着色序列，并且其他相应的候选解码模式被指示与着色序列相关联，并且选择一个候选解码模式作为所述冗余解码器获得要使用的解码的输出码字要使用的特定解码模式，

其中所述解码模式检测器被配置为执行第一解码模式操作和第二解码模式操作，

其中用于执行所述第一解码模式操作的所述解码模式检测器被配置为：估计所述特定解码模式是无着色序列的候选解码模式，计算码字的校验子，检查计算出的校验子是否具有零值，

当计算出的校验子的值为零时，计算传输的码字的散列值，将计算出的散列值与传输的码字中包含的散列值进行比较，以及

当计算出的散列值与包含的散列值相等时，生成解码模式指示符，将所述无着色序列的候选编码模式指示为特定解码模式，或

当计算出的散列值与包含的散列值不同时，从候选列表中排除所述无着色序列的候选解码模式，并且进一步继续进行所述第二解码模式操作。

23.根据权利要求22所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器针对执行所述第二解码模式操作包括：

校验子计算器，用于计算至少传输的码字的校验子，

校验子着色器，用于应用与所述候选列表上的候选解码模式相关联的着色序列以获得着色的校验子，

其中所述校验子着色器被配置为将与所述候选列表上的每个候选解码模式关联的着色序列应用于所述校验子，以及

校验子检查器，用于测试着色的校验子是否具有零值，以获得校验子检查的结果，

其中所述解码模式检测器被配置为基于所述校验子检查的结果生成所述解码模式指示符。

24. 根据权利要求23所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器针对执行所述第二解码模式操作包括：

错误定位器多项式计算器，用于基于所述候选列表上的每个候选解码模式中的校验子来计算错误定位器多项式；以及

风险值计算器，用于基于所述校验子和所述错误定位器多项式来计算所述候选列表上每个候选解码模式中传输的码字的风险值，其中所述解码模式检测器被配置为基于所述风险值来生成所述解码模式指示符。

25.根据权利要求24所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为：评估在所述候选列表上的每个候选解码模式中传输的码字的风险值以与预定阈值进行比较，并且当候选解码模式对应的风险值大于阈值时，从所述候选列表排除所述候选解码模式。

26.根据权利要求23所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为：选择对应的风险值具有最小值的候选解码模式作为特定解码模式，并且生成指示所述冗余解码器获得解码的输出码字要使用的特定解码模式的解码模式指示符。

27.根据权利要求24所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器针对执行所述第二解码模式操作包括：

错误位置计算器，用于通过对错误位置多项式进行因式分解来计算候选解码模式中的错误位置，

其中所述解码模式检测器被配置为：接收错误位置多项式因式分解的结果，并且基于错误位置多项式因式分解的结果来生成所述解码模式指示符。

28.根据权利要求27所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为：当未获得所述候选解码模式中的错误位置多项式因式分解的结果时，从所述候选列表中排除所述候选解码模式。

29.根据权利要求27所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为：生成所述解码模式指示符，以指示选择与所述错误位置多项式因式分解的结果相关联的候选解码模式。

30.根据权利要求27所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器针对执行所述第二解码模式操作包括：

错误符号计算器，用于基于候选解码模式中的校验子和计算出的相同候选解码模式中的错误位置，计算每个候选解码模式中的错误符号，

其中所述解码模式检测器被配置为：在所选择的候选解码模式下接收传输的码字的错误符号，并且生成包括传输的码字的错误符号的解码模式指示符。

31.根据权利要求30所述的信道解码器，包括：

纠错器，用于纠正传输的码字的错误，

其中所述纠错器被配置为纠正所述错误符号计算器所指示的错误符号。

32. 根据权利要求30所述的信道解码器，其中

当从所述候选列表中排除所有候选解码模式时，或

当传输的码字中的错误符号不可纠正时，

所述解码模式检测器被配置为生成指示将帧标记为坏帧的解码模式指示符。

33.根据权利要求22所述的信道解码器，其中所述解码模式检测器被配置为向所述着色器和所述冗余解码器提供解码模式指示符，

其中所述着色器被配置为选择由所述解码模式指示符指示的着色序列，

其中所述冗余解码器被配置为选择由所述解码模式指示符指示的特定解码模式。

34.根据权利要求33所述的信道解码器，还包括：

解复用器或解交织器，用于解复用或解交织接收的码字以获得至少一个传输的码字。

35.根据权利要求33所述的信道解码器，还包括：

数据组合器，用于组合多个解码的输出码字以获得音频/视频帧数据。

36.根据权利要求35所述的信道解码器，还包括：

后处理器，用于通过重新计算获得的音频/视频帧的散列值以与帧数据中包含的散列值进行比较，确定要输出的帧数据。

37.一种用于对帧进行编码的方法，包括：

根据一组不同编码模式中的特定编码模式对帧进行多模式冗余编码，其中编码模式在添加到所述帧的冗余量方面彼此不同，

输出至少一个码字；

将着色序列应用于所述至少一个码字；其中所述着色序列通过应用至少一个着色序列来改变码字的至少一位，其中着色器被配置为根据所述特定编码模式来选择具体着色序列，以及

将所述帧拆分为多个数据字，其中多模式冗余编码器被配置为根据所述特定编码模式对多个数据字中的每个数据字进行编码以获得多个码字，

其中所述具体着色序列应用于预定义数量的码字中或多个码字的预定义子集中的每个码字。

38.根据权利要求37所述的方法，包括：

在前一帧中应用所述特定编码模式，第一编码模式具有与其相关联的着色序列，

对于当前帧，接收使用具有与其相关联的另一着色序列的第二编码模式的指示，并且

在所述当前帧中应用所述另一着色序列，或绕过在所述当前帧中应用任何着色序列。

39.一种用于对至少一个传输的码字进行信道解码的方法，包括：

将至少一个着色序列应用于所述至少一个传输的码字以获得至少一个着色的码字，其中所述着色序列通过应用所述至少一个着色序列来改变码字的至少一位，其中所述至少一个着色序列与特定解码模式相关联，

对所述至少一个着色的码字进行冗余解码以获得解码的输出码字，

生成指示冗余解码器获得所述解码的输出码字要使用的特定解码模式的解码模式指示符，其中所述解码模式指示符与用于对所述着色的码字着色的所述至少一个着色序列相关联，

除了所述着色序列之外，还使用至少另一着色序列，或者其中信道解码器被配置为在另一解码模式中绕过所述着色器而没有任何着色；

对使用所述另一着色序列的附加的至少一个着色的码字进行冗余解码，以获得另一解码的码字，对使用所述另一着色序列的从传输的码字获得的另一着色的码字或未着色的传输的码字进行冗余解码，以获得再一解码的码字，

输出所述解码的码字的可靠性度量、所述另一解码的码字的另一可靠性度量、或再一解码的码字的再一可靠性度量，

基于所述可靠性度量确定所述解码模式指示符，以及

基于所述可靠性度量将所述解码的码字、所述另一解码的码字、或所述再一解码的码字中的任意一个作为解码的输出码字输出，

其中对预定数量的传输的码字以相同的着色序列执行着色操作，以获得预定数量的着色的码字，并且使用相同的另一着色序列对另一预定数量的传输的码字执行另一着色操作，以获得预定数量的另一些着色的码字，

其中确定推导出预定数量的解码的码字的可靠性度量、推导出预定数量的另一解码的码字的另一可靠性度量、或者推导出预定数量的解码的码字的再一可靠性度量。

40.一种用于对至少一个传输的码字进行信道解码的方法，包括：

将至少一个着色序列应用于所述至少一个传输的码字以获得至少一个着色的码字，其中着色序列通过应用所述至少一个着色序列来改变码字的至少一位，其中所述至少一个着色序列与特定解码模式相关联，

存储指示预定数量的候选解码模式的候选列表，其中一个候选解码模式被指示为无任何着色序列，并且其他相应的候选解码模式被指示为与着色序列相关联，并且选择一个候选解码模式作为所述冗余解码器获得要使用的解码的输出码字要使用的特定解码模式，

其中确定过程包括第一解码模式操作和第二解码模式操作，其中

第一解码模式操作包括：

估计所述特定解码模式为无着色序列的候选解码模式，计算码字的校验子，检查计算出的校验子是否具有零值，当计算出的校验子具有零值时，计算所述传输的码字的散列值，将计算出的散列值和包含在所述传输的码字中的散列值进行比较，

其中所述确定过程包括：

接收计算出的散列值与包含的散列值之间的比较的结果，

当所述计算出的散列值与所述包含的散列值相等时，生成解码模式指示符，将所述无着色序列的候选编码模式指示为特定解码模式，或

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述第二解码模式操作包括：

计算所述至少一个传输的码字的校验子，

应用与所述候选列表上的所述候选解码模式相关联的着色序列以获得着色的校验子，

其中校验子着色器被配置为将与所述候选列表上的每个候选解码模式关联的着色器序列应用于所述校验子，并且

测试着色的校验子是否具有零值，以获得校验子检查的结果，

其中所述确定过程包括：

基于所述校验子检查的结果生成所述解码模式指示符。

42.一种其上存储有计算机程序的非暂时性数字存储介质，所述计算机程序用于在计算机上运行时执行根据权利要求37、39或40所述的方法。