CN1941686A - 无线通信系统中的数据发送方法与发射机 - Google Patents
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Abstract
一种无线通信系统中的数据发送方法,其中所述系统中的一个发射机通过L条无线链路向一个接收机发送数据;在所述的数据发送过程中,所述发射机首先将要被发送的数据分块,每个所述数据块由A个数据子块组成;然后,所述发射机在所述的数据块中引入所述数据子块间纵向的分组编码机制,以及将所述数据子块间纵向的分组编码机制与在各所述数据子块上分别进行循环冗余校验的机制有机的结合;利用所述数据子块间纵向的分组编码机制在所述的L条无线链路上形成的冗余数据,并结合各所述数据子块循环冗余校验的结果信息,无线通信系统即可对数据传输过程中因干扰而产生的错误数据加以纠正,从而可以增强无线通信系统抵抗干扰的能力,降低数据传输过程中的错误概率,同时还可提高数据传输的效率和所述无线链路的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信技术,更具体地说涉及一种无线通信系统中的数据发送方法与发射机,可以增大无线通信系统的抗干扰能力,改进无线通信系统的误码性能。
背景技术
在无线通信过程中,无线通信系统时时会受到处于同一工作频段中的其他通信设备的干扰或者其他电磁辐射的影响。根据所述无线通信系统所受干扰或电磁辐射的电平和其无线链路的质量,所述的干扰或电磁辐射可能会导致所述的无线通信系统在数据的传输过程中产生错误。这些错误的传输数据在一定程度上可被物理层(Physical Layer)中的信道编、解码(Channel coding,Channel decoding)机制加以纠正,例如前向纠错编码(FEC:Forward ErrorCorrection);经物理层信道编、解码后的剩余错误可进一步通过循环冗余校验(CRC:CyclicRedundancy Check)进行检测;CRC校验有误的传输数据可被无线通信系统的接收机直接丢弃,或者通过自动重传请求(ARQ:Automatic Repeat Request)机制要求无线通信系统的发射机重新传输,如图1所示。然而,当所述干扰或电磁辐射较大或无线链路的质量较差时,频繁的数据重传将会导致较高的数据传输时延以及较低的数据吞吐量(Throughput);当所述干扰或电磁辐射很大或无线链路的质量很差时,甚至将会导致数据传输的完全中断。
为了增大无线通信系统抵抗干扰或电磁辐射的能力,在无线通信系统的发射机和接收机之间设置多条无线通信链路的方法和设备被越来越多的采用。例如,在欧洲的无线局域网(WLAN:Wireless LAN)标准HiperLAN/2中提出了一种动态频率选择(DFS:DynamicFrequency Selection)算法,这种算法可使无线局域网对其通信频率加以选择,从而避免使用那些被干扰完全湮没或暂时被其他通信设备占用的工作频段。又如在一些现有的商用通信设备中,如Siemens SCALANCE W788-2PRO,相隔一定频率的多个频段可被所述的通信设备采用以增加其抵抗干扰的能力。在上述的方法和设备中,由于无线通信系统的发射机和接收机可通过多条无线链路进行通信,则当所述无线链路中的一条无线链路被干扰时,所述发射机和接收机即可选择另一条未被干扰的无线链路进行通信,从而增强了无线通信系统抗干扰的能力。然而,这种在多条所述的无线链路中进行选择的方法也存在一定的缺点:当一条正在用于通信的无线链路突然受到干扰时,在将所述的通信过程转移至另一条没有干扰的无线链路上之前,被传输的数据可能已经受到严重影响,以至在所述的通信过程中已经产生了大量错误。为了克服上述的缺点,一种改进的方法如下:将所述的通信过程在所述的多条无线链路上复制;无线通信系统的接收机对所述各条无线链路上的接收数据进行CRC校验,并选择CRC校验无误的数据进行接收;CRC校验均有误的接收数据可通过自动重传请求机制要求无线通信系统的发射机重新传输。上述对通信过程所使用的无线链路进行选择的方法和将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法如图2所示。
虽然所述将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法相比于所述对通信过程所使用的无线链路进行选择的方法,能够使无线通信系统抗干扰的能力增强,使因干扰而产生的数据传输错误减少,但是所述将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法从无线资源利用率的角度而言是非常不经济的。将通信过程在多条无线链路上进行复制相当于对被传输的数据实施重复编码(Repetition coding),而重复编码的编码效率较低,同时重复编码的纠错性能也并不理想。因此,如何增强无线通信系统的抗干扰能力,减少通信过程中的数据传输错误,并且对无线通信系统拥有的无线资源有效利用将是本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种无线通信系统中的数据发送方法与发射机,相比于所述的将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法,能够有效利用无线通信系统拥有的无线资源,显著增强无线通信系统的抗干扰能力,减少通信过程中的数据传输错误。
上述的发明目的是通过以下的技术方案加以实现的:无线通信系统中的数据发送方法,其中所述系统中的一个发射机通过复数条无线链路与一个接收机进行通信,所述无线链路的数量记为L;当所述的发射机通过所述的L条无线链路向所述的接收机发送数据时,包括步骤如下:
(1)所述发射机将要被发送的数据分块;所述被分块后的数据记为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;
(2)所述发射机对所述被分块后的数据进行分组编码,分组编码以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块记为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(3)所述发射机为所述分组编码后的数据块中的每个数据子块分别附加循环冗余校验位,循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块记为
n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;
(4)所述发射机将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份,每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)所述发射机将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机。
所述数据发送方法下的数据接收方法,所述接收机接收所述发送数据时包括步骤如下:
(6)所述接收机分别在所述的L条无线链路上接收所述的L份数据子块;
(7)所述接收机对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验;
所述经循环冗余校验后的N个数据子块记为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(8)所述接收机结合所述循环冗余校验的结果信息对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码;所述分组解码后的A个数据子块记为 a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...。
根据本发明的一个方面,所述步骤(1)中所述的一个数据子块为一个数据包。
根据本发明的一个方面,所述步骤(1)中所述的一个数据块为一个数据包,当所述数据包的长度不是所述数据子块长度的整数倍时,在所述数据包中添加填充数据。
根据本发明的一个方面,在所述步骤(5)中,所述发射机在将所述分割后的L份数据子块发送之前还对其进行物理层信道编码;在所述步骤(7)中,所述接收机在对所述接收到的L份数据子块进行循环冗余校验之前先对其进行物理层信道解码。
使用所述数据发送方法的发射机,所述发射机中包括:
(1)对要被发送的数据进行分块的装置;被所述分块装置分块后的数据为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;
(2)对所述被分块后的数据进行分组编码的装置,所述的分组编码装置以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行分组编码,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(3)为所述分组编码后的数据块中每个数据子块分别附加循环冗余校验位的装置,所述附加循环冗余校验位的装置所使用的循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块为
n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;
(4)将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份的装置,经所述分割装置分割后的每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机的装置。
使用所述数据接收方法的接收机,所述接收机包括:
(6)分别在所述的L条无线链路上接收所述L份数据子块的装置;
(7)对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验的装置;所述经循环冗余校验后的N个数据子块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(8)结合所述循环冗余校验的结果信息,对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码的装置;所述分组解码后的A个数据子块为 a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...。
根据本发明的一个方面,所述发射机中还包括在将所述分割后的L份数据子块发送之前对其进行物理层信道编码的装置;所述接收机中还包括在对所述接收到的L份数据子块进行循环冗余校验之前对其进行物理层信道解码的装置。
附图说明
以下将通过具体实施例结合附图对本发明的目的及特征进行详细描述,这些实施例是说明性的,不具有限制性。
图1表示为了抵抗无线通信过程中所受干扰的影响,在数据传输的过程中使用物理层编、解码机制和循环冗余校验机制。
图2表示为了抵抗无线通信过程中所受干扰的影响,对通信过程所使用的无线链路进行选择的方法和将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法。
图3为本发明的数据发送方法的一个示意图。
图4为本发明的数据发送方法与数据接收方法中分组编、解码过程的一个示意图。
图5为在本发明的数据发送方法下,使用RS分组码时的误包率与在所述的将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法下的误包率比较图。
具体实施方式
图3、图4和图5为本发明的一个具体实施例中的示意图。
根据本发明的数据发送方法与数据接收方法,所述发射机在发送数据时包括步骤如下:(1)所述发射机将要被发送的数据分块;所述被分块后的数据记为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;即一个所述数据块i由A个数据子块组成,一个所述数据子块a由B个数据符号组成;
(2)所述发射机对所述被分块后的数据进行分组编码,分组编码以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块记为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;即一个所述分组编码后的数
据块i由N个数据子块组成,一个所述分组编码后的数据子块n由B个数据符号组成;
(3)所述发射机为所述分组编码后的数据块中的每个数据子块分别附加循环冗余校验位,循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块记为
n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;即一个所述附加循环冗余校验位后的数据块i由N个数据子块组成,一个所述附加循环冗余校验位后的数据子块n由C比特组成;
(4)所述发射机将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份,每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)所述发射机将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机;
所述接收机在接收所述发送数据时包括步骤如下:
(6)所述接收机分别在所述的L条无线链路上接收所述的L份数据子块;
(7)所述接收机对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验;
(8)所述接收机结合所述循环冗余校验的结果信息对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码。
所述数据发送过程与所述数据接收过程的一个示意图如图3所示。其中,在所述的数据发送过程中包括对所述的数据块进行分组编码的步骤以及对所述分组编码后的数据块进行分割和附加CRC校验位的步骤;在所述的数据接收过程中包括对所述接收到的数据子块分别进行CRC校验的步骤和结合所述CRC校验的结果信息对所述经CRC校验后的数据块进行分组解码的步骤;所述分组解码后剩余的错误数据子块可通过自动重传请求机制要求所述发射机重新发送。
相应的,在使用本发明的数据发送方法与数据接收方法时,所述发射机中将包括如下装置:
(1)对要被发送的数据进行分块的装置;被所述分块装置分块后的数据为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;
(2)对所述被分块后的数据进行分组编码的装置,所述的分组编码装置以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行分组编码,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(3)为所述分组编码后的数据块中每个数据子块分别附加循环冗余校验位的装置,所述附加循环冗余校验位的装置所使用的循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块为
n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;
(4)将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份的装置,经所述分割装置分割后的每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机的装置;
所述接收机中将包括如下装置:
(6)分别在所述的L条无线链路上接收所述L份数据子块的装置;
(7)对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验的装置;所述经循环冗余校验后的N个数据子块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(8)结合所述循环冗余校验的结果信息,对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码的装置;所述分组解码后的A个数据子块为 a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...。
此外,如图3所示,在本发明的数据发送方法与数据接收方法中,同样还可包括所述的物理层信道编、解码步骤;相应的,在本发明的发射机与接收机中,还可包括所述的物理层信道编、解码装置。
在本发明的数据发送方法中,在对所述的数据块进行分组编码时,现有的任何一种分组编码方式均可适用。本发明的关键点在于在所述的数据块中引入所述数据子块间纵向的分组编码机制,以及将所述数据子块间纵向的分组编码机制与在各所述数据子块上分别进行循环冗余校验的机制有机的结合;利用所述数据子块间纵向的分组编码机制在所述的L条无线链路上形成的冗余数据,并结合各所述数据子块循环冗余校验的结果信息,无线通信系统即可对数据传输过程中因干扰而产生的错误数据加以纠正,从而可以增强无线通信系统抵抗干扰的能力,降低数据传输过程中的错误概率,同时还可提高数据传输的效率和所述无线链路的利用率。图4中以RS(Reed-Solomon)分组码为例显示了所述的分组编、解码过程。在图4所示的分组编码过程中,一个所示的RS符号可由4比特组成;一个所示的数据子块可以是无线局域网中的一个数据包(Data Packet);当一个所述的数据包较大时,为了避免较大的数据传输延迟,也可将一个所述的数据包作为一个所述的数据块,然后将其划分为所述的数据子块;当所述数据包的长度不是所述数据子块长度的整数倍时,可在所述数据包中添加填充数据,以使所述数据包的长度与所述数据子块的长度相匹配。在图4所示的分组解码过程中,一个所示RS码字中错误的RS符号的位置可由各所述数据子块循环冗余校验的结果信息所知;则所述已知位置的错误符号可被作为删余信息(Erasures),通过已有的删余解码(Erasuredecoding)方法对所述的RS码字进行解码。
将一个数据包作为一个所述的数据子块,使用所述的RS分组编、解码过程,设定所述RS分组码的信息位长度分别为7、8、9个RS符号,所述RS分组码的码字长度为15个RS符号,无线通信系统拥有两个不同的工作频段,即L=2;对本发明方法下的误包率(PER:PacketError Rate)和所述将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法下的误包率进行仿真,所述的仿真结果如图5所示。在图5中,PER1和PER2分别表示所述2个工作频段上的误包率,PER表示对所述2个工作频段上的接收数据进行选择或分组解码后的剩余误包率;Repetition(2,1)表示所述将通信过程在多条无线链路上进行复制的方法下的仿真结果;RS(15,7)、RS(15,8)和RS(15,9)则分别表示本发明的方法下RS分组码的信息位长度为7、8、9时的仿真结果。由图5所示可以看出,相比于Repetition(2,1)仿真结果中的PER性能,RS(15,7)、RS(15,8)和RS(15,9)仿真结果中的PER性能均有显著提高;RS(15,7)、RS(15,8)和RS(15,9)仿真结果中PER1与PER2的不对称性由所述RS编码后的数据块在所述2个工作频段上分割的不对称造成,其中7个所述RS编码后的数据包在第1个所述工作频段上传输,8个所述RS编码后的数据包在第2个所述工作频段上传输;同时,由图5所示也可以看出,在本发明的方法下,可以根据无线通信系统的需要,通过改变所述分组编码的信息位长度,在系统的误码性能与无线链路的利用率之间进行选择,实现系统误码性能与无线链路利用率之间的灵活互换。由于本发明的方法并未对无线通信系统中原有的物理层操作进行改变,因此,本发明的方法可以很容易的在现有的无线通信系统中加以实施,在不改变现有无线通信系统物理层操作的基础上对系统进行升级。
Claims (10)
1.无线通信系统中的数据发送方法,其中所述系统中的一个发射机通过复数条无线链路与一个接收机进行通信,所述无线链路的数量记为L;其特征在于:当所述的发射机通过所述的L条无线链路向所述的接收机发送数据时,包括步骤如下:
(1)所述发射机将要被发送的数据分块;所述被分块后的数据记为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;
(2)所述发射机对所述被分块后的数据进行分组编码,分组编码以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块记为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(3)所述发射机为所述分组编码后的数据块中的每个数据子块分别附加循环冗余校验位,循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块记为 n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;
(4)所述发射机将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份,每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)所述发射机将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机。
2.如权利要求1所述的数据发送方法下的数据接收方法,其特征在于:所述接收机接收所述发送数据时包括步骤如下:
(6)所述接收机分别在所述的L条无线链路上接收所述的L份数据子块;
(7)所述接收机对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验;所述经循环冗余校验后的N个数据子块记为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(8)所述接收机结合所述循环冗余校验的结果信息对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码;所述分组解码后的A个数据子块记为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...。
3.如权利要求1所述的数据发送方法,其特征在于所述步骤(1)中所述的一个数据子块为一个数据包。
4.如权利要求1所述的数据发送方法,其特征在于所述步骤(1)中所述的一个数据块为一个数据包,当所述数据包的长度不是所述数据子块长度的整数倍时,在所述数据包中添加填充数据。
5.如权利要求1所述的数据发送方法,其特征在于在所述步骤(5)中,所述发射机在将所述分割后的L份数据子块发送之前还对其进行物理层信道编码。
6.如权利要求2所述的数据接收方法,其特征在于在所述步骤(7)中,所述接收机在对所述接收到的L份数据子块进行循环冗余校验之前先对其进行物理层信道解码。
7.使用权利要求1所述数据发送方法的发射机,其特征在于所述发射机中包括:
(1)对要被发送的数据进行分块的装置;被所述分块装置分块后的数据为
a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...;
(2)对所述被分块后的数据进行分组编码的装置,所述的分组编码装置以所述数据块中纵向的A个数据符号为信息位依次进行分组编码,分组编码输出为N个数据符号;所述分组编码后的数据块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(3)为所述分组编码后的数据块中每个数据子块分别附加循环冗余校验位的装置,所述附加循环冗余校验位的装置所使用的循环冗余码校验长度为C比特;所述附加循环冗余校验位后的数据块为
n=1,...,N,c=1,...,C,i=1,2,...;
(4)将所述附加循环冗余校验位后的数据块分割为L份的装置,经所述分割装置分割后的每份分别由Nl个所述附加循环冗余校验位后的数据子块组成,且
(5)将所述分割后的L份数据子块通过所述的L条无线链路分别发送给所述接收机的装置。
8.使用权利要求2所述数据接收方法的接收机,其特征在于所述接收机包括:
(6)分别在所述的L条无线链路上接收所述L份数据子块的装置;
(7)对所述接收到的L份数据子块中的N个数据子块分别进行循环冗余校验的装置;所述经循环冗余校验后的N个数据子块为
n=1,...,N,b=1,...,B,i=1,2,...;
(8)结合所述循环冗余校验的结果信息,对所述经循环冗余校验后的N个数据子块中纵向的N个数据符号依次进行分组解码的装置;所述分组解码后的A个数据子块为 a=1,...,A,b=1,...,B,i=1,2,...。
9.使用权利要求5所述数据发送方法的发射机,其特征在于:所述发射机中还包括在将所述分割后的L份数据子块发送之前对其进行物理层信道编码的装置。
10.使用如权利要求6所述数据接收方法的接收机,其特征在于:所述接收机中还包括在对所述接收到的L份数据子块进行循环冗余校验之前对其进行物理层信道解码的装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070404 |