DE102005021321A1 - Error correction symbol`s index determining method for portable device, involves determining indexes by identifying region of code symbols, which can be requested in form of correction symbol to reconstruct source symbols, by two parameters - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1 and a device according to the preamble of claim 5.
Bei der Übertragung von Datenpaketen, wie z.B. Audio oder Videodaten, von einem Sender zu einem Empfänger kommt es aufgrund von Übertragungsfehler zum fehlerhaften Empfang dieser Datenpakete. Insbesondere bei Download-Diensten kann es erforderlich sein, dass alle Datenpakete fehlerfrei am Empfänger rekonstruiert werden können.at the transmission of data packets, such as Audio or video data from a transmitter to a receiver it comes because of transmission errors for incorrect reception of these data packets. Especially for download services It may be necessary for all data packets to be reconstructed without error at the receiver can be.
Bei MBMS-Diensten (MBMS – Multimedia Broadcast/Multicast Service), die bspw. bei 3GPP (3GPP – Third Generation Partnership Project) standardisiert werden, werden Datenpakete von einem Sender an mehrere Empfänger übertragen. Dabei können bei verschiedenen Empfängern unterschiedliche Datenpakete fehlerhaft den jeweiligen Empfänger erreichen.at MBMS services (MBMS - Multimedia Broadcast / Multicast Service), which, for example, in 3GPP (3GPP - Third Generation Partnership Project) become data packages transmitted from one transmitter to multiple receivers. It can at different receivers different data packets erroneously reach the respective recipient.
Um einen fehlerfreien Empfang zu gewährleisten könnten die Datenpakete mehrfach übertragen werden, so dass ein fehlerhafter Empfang sehr unwahrscheinlich ist. Diese Vorgehensweise ist jedoch äußerst ineffizient, da allen Empfängern, unabhängig ob ein fehlerhafter Empfang vorliegt, die Datenpakete wiederholt zugeschickt werden.Around to ensure a fault-free reception could transmit the data packets multiple times become so that a faulty reception is very unlikely. However, this approach is extremely inefficient, because all recipients, independently if there is an incorrect reception, the data packets sent repeatedly become.
Daneben kann zusätzlich zu den Datenpaketen ein Fehlerschutz in Form von Paritätsdaten an den Empfänger übermittelt werden. Damit kann eine maximale Anzahl von fehlerhaften Datenpaketen korrigiert werden, jedoch kann damit ein fehlerfreier Empfang nicht garantiert werden.Besides can additionally error protection in the form of parity data for the data packets transmitted to the recipient become. This allows a maximum number of erroneous data packets be corrected, however, so that a faultless reception is not be guaranteed.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Empfänger nach fehlerhaftem Empfang eines oder mehrerer Datenpakete eine Punkt-zu-Punkt Verbindung mit dem Sender aufbauen, um die fehlerhaften Datenpakete anzufordern. Je mehr Datenpakete angefragt werden, desto mehr Bandbreite wird für den MBMS-Dienst benötigt. Ferner steigen mit der Anzahl der angeforderten Datenpakete die Übertragungskosten, da mehr Bandbreite benötigt wird.alternative or additionally can be a receiver after incorrect reception of one or more data packets a point-to-point connection with the transmitter to request the faulty data packets. The more data packets are requested, the more bandwidth will be for the MBMS service needed. Further increase the transmission costs with the number of requested data packets, because more bandwidth is needed becomes.
Im Allgemeinen kann ein Datenpaket, ein Paritätspaket und/oder ein Fehlerkorrekturpaket aus einem oder mehreren Symbolen gebildet werden. Dabei umfassen ein Datenpaket Quellensymbole, ein Paritätspaket Paritätssymbole und ein Fehlerkorrekturpaket Fehlerkorrektursymbole.in the In general, a data packet, a parity packet and / or an error correction packet be formed of one or more symbols. Include a data packet source symbols, a parity packet parity symbols and an error correction packet error correction symbols.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, das/die eine Auswahl mit einer minimalen Anzahl von Fehlerkorrektursymbolen zur fehlerfreien Rekonstruktion von Quellensymbolen erzielt.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus specify a selection with a minimum number of error correction symbols achieved for error-free reconstruction of source symbols.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Hierbei ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine minimale Anzahl von Fehlerkorrektursymbolen zu ermitteln, die zur fehlerfreien Rekonstruktion der Quellensymbole benötigt werden. Dabei wird die für die Übertragung der Fehlerkorrektursymbole benötige Bandbreite reduziert. Ferner wird durch eine minimale Anzahl von Fehlerkorrektursymbolen eine Reduktion der Übertragungszeit erzielt, da bei realen Übertragungssystemen ist die Übertragungsbandbreite limitiert. Ferner können durch das erfindungsgemäße Verfahren Übertragungskosten eingespart werden, da lediglich eine minimale Anzahl von Fehlerkorrektursymbolen übertragen werden muss.These Task is by the independent claims solved. This allows the inventive method to determine a minimum number of error correction symbols that needed for error-free reconstruction of the source symbols. This is the for the transfer need the error correction symbols Bandwidth reduced. Further, by a minimum number of Error correction symbols achieved a reduction in the transmission time since in real transmission systems is the transmission bandwidth limited. Furthermore, can by the inventive method transmission costs be saved because only a minimum number of error correction symbols transmitted must become.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Gerät, insbesondere einem tragbaren Mobilfunkgerät, implementiert und ausgeführt werden.The The invention also relates to a device for carrying out the inventive method. Thus, the inventive method in a device, in particular a portable mobile device, implemented and executed.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.other Further developments of the invention are given in the dependent claims.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The Invention and its developments are described below with reference to Figures closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
Mit
Hilfe der
Für das folgende
Ausführungsbeispiel
werden binäre
Quellensymbole Q verwendet, wie bspw.
Die Generatormatrix G hat bspw. folgenden Aufbau: The generator matrix G has, for example, the following structure:
Durch
diese Generatormatrix G werden aus K=4 Quellensymbole Q N=7 codierte
Codesymbole CC gebildet. Da diese Generatormatrix G einen systematischen
Blockcode BC beschreibt sind K=4 codierte Codesymbole CC identisch
mit den K=4 Quellensymbolen Q und die restlichen N-K=3 codierten
Codesymbole CC entsprechen Redundanzsymbolen R. Das Bezugszeichen
N wird als zweite Anzahl N bezeichnet. Als Vertreter systematischer
Blockcodes BC sind bspw. ein LDGM-Code oder ein LPDC-Code (LDGM – Low Density Generator
Matrix, LDPC – Low
Density Parity Code) bekannt. Die codierten Codesymbole CC berechnen
sich zu:
Bei
der Übertragung
der codierten Codesymbole CC von einer Sendeeinheit SE der Sendevorrichtung SV über einen Übertragungskanal
UE zu einer Empfangseinheit EE einer Empfangsvorrichtung EV treten Übertragungsfehler
UEF auf. Dabei ist die Empfangsvorrichtung bspw. ein MBMS-Empfänger. Insbesondere bei Übertragung über drahtlose Übertragungskänale UE,
z.B. über
einen nach GSM-Standard (GSM – Global System
for Mobile Communications) oder UMTS-Standard (UMTS – Universal
Mobile Telecommunications System) arbeitenden Mobilfunkkanal, treten Übertragungsfehler
UEF zu Tage. Ferner können
auch bei drahtgebundenen Übertragungswegen
Fehler auftreten, wie z.B. bei IP über LAN (IP – Internet
Protocol, LAN – Local
Area Betwork). Dabei können
codierte Codesymbole CC verfälscht
empfangen werden oder codierte Codesymbole CC werden bei der Übertragung
ausgelöscht
und erreichen die Empfangseinheit EE nicht. Bei der vorliegenden
Erfindung erreichen codierte Codesymbole CC die Empfangsvorrichtung
EV als fehlerhaft empfangene Codesymbole C. In
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
zeigen die empfangenen Codesymbole C folgendes Aussehen:
Somit sind die empfangenen Codesymbole C mit einem Index 2, 4, 7 empfangen bzw. mit dem Index 1, 3, 5, 6 fehlerhaft empfangen worden.Consequently the received code symbols C are received with an index 2, 4, 7 or with the index 1, 3, 5, 6 received incorrectly.
In einem weiteren Verarbeitungsschritt S22 wird eine erste und Matrix M1 gebildet. Die erste Matrix M1 wird aus der Generatormatrix G des Blockcodes BC derart gebildet wird, dass diejenigen Zeilen der Generatormatrix (G) kopiert werden, die diejenigen Codesymbole (C) erzeugen, die fehlerhaftfrei empfangen worden sind. In einer alternativen Ausführung kann die Generatormatrix G in die erste Matrix M1 kopiert werden und danach werden diejenigen Zeilen ZX entfernt, die diejenigen Codesymbole C erzeugen, die fehlerhaft empfangen worden sind. Domit werden die Zeilen ZX der Generatormatrix G nicht in die erste Matrix M1 übernommen, die die Codesymbole C mit dem Index 1, 3, 5, 6 generieren. Dies entspricht der ersten, dritten, fünften und sechsten Zeile ZX der Generatormatrix G. Somit ergibt sich die erste Matrix M1 zu In a further processing step S22, a first and matrix M1 are formed. The first matrix M1 is formed from the generator matrix G of the block code BC such that those lines of the generator matrix (G) are generated which generate those code symbols (C) which have been received without errors. In an alternative embodiment, the generator matrix G may be copied into the first matrix M1, and thereafter those lines ZX which produce those code symbols C which have been erroneously received are removed. Domit the lines ZX of the generator matrix G are not included in the first matrix M1, which generate the code symbols C with the index 1, 3, 5, 6. This corresponds to the first, third, fifth and sixth rows ZX of the generator matrix G. Thus, the first matrix M1 results
Die Spalten der ersten Matrix M1 werden im Schritt S23 mit einem jeweiligen Spaltenindex SI markiert, wobei der jeweilige Spaltenindex SI der Spaltennummer der Generatormatrix G entspricht. Zur Unterscheidung zwischen Koeffizient und Zeilenindex SI wird der jeweilige Spaltenindex SI in Anführungszeichen gesetzt. Die markierte erste Matrix M1 lautet somit: The columns of the first matrix M1 are marked in step S23 with a respective column index SI, the respective column index SI corresponding to the column number of the generator matrix G. In order to distinguish between the coefficient and the row index SI, the respective column index SI is placed in quotation marks. The marked first matrix M1 is thus:
In der ersten Matrix M1 sind natürliche Zahlen zur Beschreibung der Spaltenindizes verwendet worden. Im Allgemeinen sind als Spaltenindex Markierungen zu verwenden, die eine eindeutige Identifikation der markierten Spalte erlauben. Neben natürlichen Zahlen können auch Buchstaben oder Speicheradressen benutzt werden.In the first matrix M1 are natural Numbers used to describe the column indices. in the In general, markers that are used as a column index allow a clear identification of the marked column. Next natural Can pay also letters or memory addresses are used.
In einem weiteren Schritt S24 wird die erste Matrix M1 durch elementare Zeilenumformung und/oder Spaltentausch in die zweite Matrix M2 transformiert, wobei als Ergebnis RG unab hängige Zeilen ZU entstehen, wobei RG einem Rang der ersten bzw. zweiten Matrix M1, M2 entspricht. Unter elementarer Zeilenumformung sind gemäß [1] Seite 61 folgende Operationen bekannt:
- (I) Addition eines Vielfaches einer Zeile zu einer anderen Zeile
- (II) Vertauschen zweier Zeilen
- (III) Multiplikation einer Zeile mit einem Skalar λ ≠ 0
- (I) Addition of a multiple of a line to another line
- (II) Swapping two lines
- (III) Multiplication of a line with a scalar λ ≠ 0
Zur Ermittlung der zweiten Matrix M2 wird zunächst die Matrix M1 kopiert und dann werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt, wobei im Folgenden für jeden Arbeitsschritt das Zwischenergebnis der zweiten Matrix M2 angegeben ist:
- a) Vertauschen der ersten und dritten Zeile
- b) Vertauschen der zweiten und dritten Zeile
- c) Vertauschen der dritten und vierten Spalte
- a) Swap the first and third lines
- b) Swapping the second and third lines
- c) Swapping the third and fourth columns
Hierbei ist zu beachten, dass bei Spaltentausch auch die Indizes mitgetauscht werden.in this connection It should be noted that the indexes are also exchanged when the column is exchanged become.
Nach den Arbeitsschritten a) bis c) sind RG = 3 unabhängige Zeilen ZU in der zweiten Matrix M2 vorhanden. Dabei entspricht RG einem Rang RG der zweiten Matrix M2. Ferner wird durch die RG = 3 Spalten der RG = 3 unabhängigen Zeilen ZU eine quadratische dritte Matrix M3 mit einer Dimension RG × RG mit einer Zeilen-Stufen Form gebildet. In Gleichung (9) wird diese dritte Matrix M3 durch die ersten drei Spalten und Zeilen gebildet. Zur Definition einer Matrix in Zeilen-Stufen Form wird auf Seite 23 in [2] verwiesen. Somit lautet die dritte Matrix M3: After the steps a) to c) RG = 3 independent lines ZU are present in the second matrix M2. In this case, RG corresponds to a rank RG of the second matrix M2. Further, by the RG = 3 columns of the RG = 3 independent rows ZU, a square third matrix M3 having a dimension RG × RG having a row-step shape is formed. In equation (9), this third matrix M3 is formed by the first three columns and rows. To define a matrix in line-level form, see page 23 in [2]. Thus, the third matrix M3 is:
Ferner werden in Schritt S24 die außerhalb der dritten Matrix M3 liegenden Spalten der RG=3 unabhängigen Zeilen ZU zu einer vierten Matrix M4 zusammengefasst. Diese vierte Matrix M4 umfasst im vorliegenden Beispiel nur die in der zweiten Matrix M2 gekennzeichnete Spalte '3'. Die vierte Matrix M4 lautet somit: Further, in step S24, the columns of the RG = 3 independent lines ZU that are outside the third matrix M3 are combined into a fourth matrix M4. In the present example, this fourth matrix M4 comprises only the column '3' marked in the second matrix M2. The fourth matrix M4 is thus:
In einem weiteren Schritt S25 werden durch den oder die Spaltenindizes SI der vierten Matrix M4 Indizes derjenigen codierten Codesymbole CC beschrieben, die in Form von Fehlerkorrektursymbolen FKS durch die Empfangsvorrichtung EV zur fehlerfreien Rekonstruktion aller Quellensymbole Q angefordert und von der Sendevorrichtung SV übermittelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein einziges Fehlerkorrektursymbol FKS, und zwar das codierte Codesymbol CC mit dem Index '3', anzufordern, um die Quellensymbole Q fehlerfrei rekonstruieren zu können. Hierbei wird zur Rekonstruktion der Codesymbole C mit dem Index 1 und 3 lediglich ein einziges Fehlerkorrektursymbol FKS, welches dem codierten Quellensymbol CC mit dem Index 3 entspricht, wiederholt von der Sendevorrichtung SV zur Empfangsvorrichtung EV übermittelt. Die Empfangsvorrichtung EV ist damit in der Lage beide fehlerhaften Quellensymbole Q unter Verwendung der Codesymbole C und des angeforderten Fehlerkorrektursymbols FKS fehlerfrei zu rekonstruieren. Auf die Rekonstruktion wird nicht weiter eingegangen, da die Vorgehensweise einem Fachmann bekannt ist.In a further step S25 are indicated by the column index or columns SI of the fourth matrix M4 indices of those coded code symbols CC described in the form of error correction symbols FKS the receiving device EV for error-free reconstruction of all Source symbols Q requested and transmitted by the transmitting device SV become. In the present embodiment is a single error correction symbol FKS, namely the coded one Code symbol CC with the index '3', to request to be able to reconstruct the source symbols Q without errors. in this connection becomes the reconstruction of the code symbols C with the index 1 and 3 only a single error correction symbol FKS, which the coded Source symbol CC corresponds to the index 3, repeated by the Transmitting device SV to the receiving device EV transmitted. The receiving device EV is thus capable of both faulty source symbols Q under Use the code symbols C and the requested error correction symbol FKS error free to reconstruct. On the reconstruction will not further discussed, since the procedure known to a person skilled in the art is.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand der ersten bis vierten Matrizen beschrieben worden. Im Allgemeinen kann die Erfindung auf mit weniger Matrizen ausgeführt werden. Beispielsweise werden in der Generatormatrix G alle Zeilen gestrichen, mit denen Codesymbole C, die fehlerhaft empfangen worden sind, erzeugt werden. Nach dem Einfügen der Spaltenindizes wird durch Umformung innerhalb der Generatormatrix eine quadratische Matrix mit Zeilen-Stufen-Form gebildet. Im Anschluss daran werden die Spaltenindizes der umgeformten Generatormatrix entnommen, die nicht durch die Spalten der quadratischen Matrix belegt sind. Diese entnommenen Spaltenindizes werden in Form von zumindest einem Fehlerkorrektursymbole angefordert. Eine Anzahl an entnommenen Spaltenindizes ist gleich einer Anzahl an angeforderten Fehlerkorrektursymbolen.The inventive method has been described with reference to the first to fourth matrices. In general For example, the invention may be practiced with fewer dies. For example, in the generator matrix G all lines are deleted, with which code symbols C that have been received erroneously generated become. After pasting The column indexes become one by transformation within the generator matrix square matrix formed with row-step shape. In connection at this point, the column indices of the transformed generator matrix become not taken through the columns of the square matrix are occupied. These extracted column indices are in the form of requested at least one error correction symbols. A number taken column indices equals a number of requested ones Error correction symbols.
In
einer Erweiterung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei mehreren
verketteten systematischen Blockcodes BC1, BC2 eingesetzt werden.
Somit
wird die Generatormatrix G durch Multiplikation der zweiten und
ersten Generatormatrix G2, G1 ermittelt. Im All gemeinen wird die
Generatormatrix G bei verketteten systematischen Blockcodes folgendermaßen erzeugt:
Dabei stellt die p-Generatormatrix Gp die letzte Generatormatrix dar, welche die codierten Codesymbole CC am Ausgang des p-ten Blockcodes BCp ausgibt.there the p-generator matrix Gp represents the last generator matrix, which the coded code symbols CC at the output of the p-th block code Outputs BCp.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand von binären Symbolen beschrieben worden. Im Allgemeinen kann das erfindungsgemäße Verfahren mit binären Werten oder Werten eines Galois-Felds GF, wie z.B. im Galois-Feld (28), benutzt werden.The method according to the invention has been described on the basis of binary symbols. In general, the method according to the invention can be used with binary values or values of a Galois field GF, such as in the Galois field (2 8 ).
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist geeignet um bei einem systematischen Raptor-Code eine minimale
Anzahl von anzufordernden Fehlerkorrektursymbolen FKS zu ermitteln.
Dabei entspricht, wie in
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einer Vorrichtung V durchführbar, wobei die Empfangseinheit EE den Schritt S21, ein erstes Mittel ML1 den Schritt S22, ein zweites Mittel ML2 den Schritt S23, ein drittes Mittel ML3 den Schritt 24, ein viertes Mittel ML4 den Schritt S25 implementiert und ausführt. Die Vorrichtung V kann in Hardware, in auf einer Recheneinheit ausführbarer Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein.The inventive method is feasible with a device V, wherein the receiving unit EE Step S21, a first means ML1, Step S22, a second one Means ML2 the step S23, a third means ML3 the step 24, a fourth means ML4 implements and executes the step S25. The Device V may be executable in hardware, in a computing unit Software or implemented in a combination of hardware and software be.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in einem Endgerät
EG mit Hilfe der Vorrichtung V durchgeführt. In
Literaturverzeichnisbibliography
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