DE10345438B4 - Method and device for decoding packet-oriented data transmission networks transmitted coded data packets and method and apparatus for encoding and decoding of packet-oriented data transmission networks to be transmitted data packets - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Dekodieren von über paketorientierte
Datenübertragungsnetze übertragenen
kodierten Datenpaketen mit einer Mehrzahl von Datenelementen,
bei
dem die kodierten Datenpakete einer Fehlererkennung unterzogen werden,
bei
dem für
die als fehlerhaft erkannten Datenpakete eine Fehlerkorrektur durchgeführt wird,
und
bei dem zur Fehlerkorrektur die als korrekt übertragen
erkannten Datenelemente der als fehlerhaft erkannten Datenpakete
verwendet werden
bei dem der Dekodierer die Datenelemente jedes
Datenpaketes in eine Matrix schreibt und zum Dekodieren orthogonal
aus der Matrix ausliest.Method for decoding coded data packets transmitted via packet-oriented data transmission networks with a plurality of data elements,
in which the coded data packets are subjected to error detection,
in which an error correction is carried out for the data packets identified as faulty, and
in which, for error correction, the data elements identified as being correctly transmitted are used for the data packets recognized as being defective
in which the decoder writes the data elements of each data packet into a matrix and reads them out orthogonally from the matrix for decoding.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dekodieren von mittels paketorientierten Datenübertragungsnetzen übertragenen kodierten Datenpaketen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren und Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze zu übertragende Datenpaketen.The The invention relates to a method and apparatus for decoding transmitted by packet-oriented data transmission networks encoded data packets and a method and apparatus for encoding and decoding over packet-oriented data transmission networks to be transferred Data packets.
Bei Übertragungen von Daten über ein Netz, z.B. über ein Computernetz oder ein Telefonnetz, wird häufig die so genannte paketorientierte Datenübertragung angewendet. Dazu werden die im Netz zu versendenden Daten in kleine Einheiten, so genannte Pakete, aufgeteilt. Diese Pakete enthalten neben dem eigentlichen Dateninhalt auch Informationen, um sie korrekt zum entsprechenden Empfänger zu vermitteln. Soll nun eine große Datei über ein paketorientiertes Netz gesendet werden, so muss sie erst in kleine Pakete aufgeteilt werden, um anschließend beim Empfänger wieder zusammengesetzt zu werden.For transfers of data over a network, e.g. above A computer network or a telephone network often becomes so-called packet-oriented data transfer applied. For this purpose, the data to be sent in the network in small Units, called packages, split. These packages contain in addition to the actual data content also information to correct them to the corresponding recipient to convey. Should now a large file on a packet-oriented network must first be divided into small packets, afterwards at the recipient to be reassembled.
Bei der Übertragung von Datenpaketen innerhalb von Datennetzen zwischen Sender und Empfänger kommt es zu Übertragungsfehlern, was zu Problemen bei der Sicherstellung einer gewünschten Übertragungsqualität der Daten führt. Anders ausgedrückt führen fehlerhafte Übertragungskanäle, insbesondere bei mobilen Funkkanälen wie sie zum Beispiel bei Handys verwendet werden, zu einer Verschlechterung der Übertragungsqualität.at the transmission comes from data packets within data networks between sender and receiver it to transmission errors, causing problems in ensuring a desired transmission quality of the data leads. In other words to lead faulty transmission channels, in particular in mobile radio channels as used for example in mobile phones, to a deterioration the transmission quality.
Daher müssen Vorkehrungen getroffen werden, um beim Auftreten von Fehlern die Verfälschung eines Signals, d.h. das Auftre ten fehlerhafter Datenpakete, möglichst unwahrscheinlich zu machen und um Fehler, die aufgetreten sind, mit möglichst hoher Wahrscheinlichkeit zu entdecken und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen einleiten zu können. Dies kann nur durch die Einbeziehung von Sender und Empfänger geschehen und erfordert entsprechende Schutzmaßnahmen. Diese Schutzmaßnahmen, welche im Allgemeinen als Fehlerschutz bezeichnet werden, erfordern jedoch teure Übertragungskapazitäten.Therefore have to Arrangements are made to prevent the occurrence of errors adulteration a signal, i. the occurrence of faulty data packets, if possible unlikely to make and mistakes that have occurred with as possible high probability to discover and, if necessary, corrective action to be able to initiate. This can only happen through the involvement of sender and receiver and requires appropriate protective measures. These protective measures, which are generally referred to as error protection however, expensive transmission capacities.
Das erste und wichtigste Problem im Rahmen des Fehlerschutzes ist das Problem der zuverlässigen Erkennung von Fehlern. Nur wenn Fehler mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden, können auch geeignete Maßnahmen zur Korrektur des bereits aufgetretenen Fehlers vorgenommen werden. Eine Erkennung von Übertragungsfehlern ist nur dann möglich, wenn die übertragenen Daten eine gewisse Redundanz aufweisen, d.h. wenn zusätzliche Information mitübertragen wird, die im Sinne der Datenübertragung "überflüssige" Information ist, die aber darüber Auskunft gibt, ob eine Verfälschung der Nachricht vorliegt, d.h. mittels derer eine fehlerhafte Übertragung erkannt werden kann. Ein weit bekanntes Verfahren solch eine Redundanz bei der Übertragung von Daten bereitzustellen ist das Bereitstellen eines sog. Paritätsbit, das zur Sicherung von ASCII oder EBCDIC Zeichen verwendet wird. Ohne Redundanz ist eine Erkennung von Fehlern prinzipiell nicht möglich.The the first and most important problem in the context of error protection is this Problem of reliable detection from mistakes. Only if errors are detected with high probability can, can also suitable measures be made to correct the error already occurred. A detection of transmission errors is only possible if the transferred Data has some redundancy, i. if additional Transfer information which, in the sense of data transmission, is "superfluous" information, but which provides information about it gives, whether a falsification the message is present, i. by means of which a faulty transmission can be recognized. A well-known method of such redundancy in the transmission to provide data is the provision of a so-called parity bit which to save ASCII or EBCDIC characters. Without Redundancy is a recognition of errors not possible in principle.
Es existieren verschiedene Verfahren für die Erkennung von Fehlern. Sie unterscheiden sich im wesentlichen nur in der Anzahl der hinzukommenden "Schutzbits" und der Sicherheit, mit der einfache und komplexe Störungen der ursprünglichen Nachricht und der Schutzbits erkannt werden. Eine 100% Garantie für das Erkennen von Fehlern kann jedoch nie gegeben werden. Sicherheit ist immer relativ. Ferner kann mit Sicherheit immer nur das Vorliegen eines Fehlers angegeben werden. Umgekehrt kann nur mit einer gewissen, durch das Verfahren bestimmten Wahrscheinlichkeit, behauptet werden, dass kein Fehler vorliegt.It There are various methods for detecting errors. They differ essentially only in the number of added "protection bits" and the safety, with the simple and complex disorders the original one Message and the protection bits are detected. A 100% guarantee for the recognition however, mistakes can never be made. Security is always relative. Furthermore, certainly only the presence of a Error be specified. Conversely, only with a certain, by the method certain probability, to be claimed that there is no error.
Zu den einfachsten Verfahren zur Fehlererkennung zählt, wie bereits erwähnt, die Einführung von Paritätsbits. Hierbei wird jedes zu übertragende Zeichen mit einem Prüfbit versehen, das die Parität, d.h. die Anzahl der 0- bzw. 1-Bits angibt. Bei einer blockweiser Übertragung kann neben der Quer auch eine sog. Längsparität geprüft werden.To the simplest method for error detection counts, as already mentioned, the introduction of parity bits. Here, each is to be transmitted Character with a check bit provided that the parity, i.e. indicates the number of 0 or 1 bits. In a blockwise transmission In addition to the cross, a so-called longitudinal parity can be checked.
Für jeweils m Nutzbits werden dabei k Schutzbits übertragen, sodass insgesamt n = m + k Bits über die Leitung übertragen werden gehen. Es lässt sich mathematisch zeigen, dass die Paritätsbits keinen hohen Schutz bieten, d.h. dass die Sicherheit, mit der aufgetretene Fehler auch erkannt werden, im Vergleich zu anderen Verfahren relativ gering ist. Verfahren, welche eine verbesserte Fehlererkennung bereitstellen sind zum Beispiel die so genannten zyklischen Redundanzcodes (cyclical redundancy check = CRC), die im wesentlichen einer Division durch ein Polynom mit Restwertbildung entsprechen.For each m useful bits are transmitted k protection bits, so that a total of n = m + k bits over the Transfer line will go. It leaves prove mathematically that the parity bits do not have high protection offer, i. that security, with the errors that occurred too be detected, compared to other methods relatively low is. Methods Providing Improved Error Detection For example, the so-called cyclic redundancy codes (cyclical redundancy check = CRC), which is essentially a division by correspond to a polynomial with residual value formation.
Für die zuverlässige Datenübertragung reicht es häufig nicht aus, dass Übertragungsfehler festgestellt werden können, oftmals muss man die Datenbytes, welche Übertragungsfehler aufweisen, auch korrigieren können. Für die Korrektur von Übertragungsfehlern sind grundsätzlich zwei verschiedene Prozesse bekannt.
- 1. Rückanforderung defekter, d.h. fehlerhaft übertragener, Pakete. Dies wird auch als „Acknowledge Mode" (ACK) bezeichnet. Dieser Prozess ist nur in Szenarien mit Rückkanal möglich, d.h. wenn zwischen einem Sender und einem Empfänger eine Zweiweg-Verbindung (Duplex-Verbindung) besteht. Bei Verwendung dieses Prozesses werden mittels eines Fehlererkennungsalgorithmus fehlerhafte übertragene Pakete erkannt. Die Fehlererkennung wird hierbei üblicherweise mittels eines zyklischen Redundanzcodes (CRC) durchgeführt. Die als fehlerhaft erkannten Pakete werden verworfen und der Empfänger fordert die fehlerhaft übertragenen Pakete erneut an. Nachteil bei diesem Verfahren ist jedoch, dass das erneute Versenden von angeforderten Paketen erhebliche Übertragungskapazität benötigt. Zusätzlich, wenn auch im geringen Masse, führt die erneute Übertragung einzelner Pakete zu einer Verzögerung der Übertragung der gewünschten Information, d.h. der gewünschten Daten.
- 2. Vorwärtsfehlerschutz, welcher auch als „Unacknowledge Mode" (UCK) bezeichnet wird. Beim Verwenden dieser Art von Fehlerschutz ist kein Rückkanal erforderlich. Damit ist dieser Prozess auch in Szenarien möglich, in denen kein Rückkanal vorhanden ist. Beim Vorwärtsfehlerschutz wird versucht, fehlerhafte Datenpakete mittels zusätzlich übertragener Korrekturinformationen, welche auch als Korrekturbytes bezeichnet werden, zu rekonstruieren. Hierbei ist zu beachten, dass jeder verwendete Vorwärtsfehlerschutz nur eine gewisse Korrekturfähigkeit aufweist, welche primär durch die Anzahl der mit übertragenen Korrekturbytes bestimmt wird. Bei der Vorwärtskorrektur verteilt ein so genannter „Interleaver" aufgetretene Paketverluste, d.h. fehlerhaft übertragene Datenpakete, auf einzelne Byte-Auslöschungen, die so genannten „Byte Erasures", welche korrigiert werden, wenn die Korrekturfähigkeit nicht überschritten wird. Bei der Auslöschungskorrektur werden somit Fehler eines als fehlerhaft erkannten Datenpakets auf einzelne Bytes verteilt, diese einzelnen Bytes werden dann ausgelöscht, wodurch die fehlerhaften Datenpakete korrigiert werden, wenn die Anzahl der Byte-Auslöschungen die Korrekturfähigkeit des verwendeten Codes nicht überschreitet.
- 1. Request back defective, ie incorrectly transmitted, packages. This is also called "Acknowledge Mode" (ACK). This process is only possible in scenarios with return channel, ie if a two-way connection (duplex connection) exists between a sender and a receiver. Using this process, erroneous transmitted packets are detected by means of an error detection algorithm. The error detection is usually carried out by means of a cyclic redundancy code (CRC). The packets identified as faulty are discarded and the recipient requests the packets transmitted incorrectly again. Disadvantage of this method, however, is that the resending of requested packets requires significant transmission capacity. In addition, albeit to a lesser extent, the retransmission of individual packets results in a delay in the transmission of the desired information, ie the desired data.
- 2. Forward error protection, also referred to as "Unacknowledge Mode" (UCK) When using this type of error protection, no return channel is required, so this process is possible even in scenarios where no return channel is present It should be noted that each forward error protection used has only a certain corrective capability, which is primarily determined by the number of correction bytes transmitted with "Interleaver" packet losses, ie incorrectly transmitted data packets, to individual byte cancellations, the so-called "byte erasures", which are corrected if the correction capability is not exceeded s erroneously detected data packets are distributed to individual bytes, these individual bytes are then canceled, whereby the erroneous data packets are corrected if the number of byte cancellations does not exceed the correcting capability of the code used.
Die Vorwärtskorrektur hat den Vorteil, dass sie auch auf Simplexkanälen durchgeführt werden kann und dass eine zeitaufwändige erneute Übertragung von Datenpaketen vermieden wird. Dafür hat sie den Nachteil, dass immer mit hoher Redundanz gesendet werden muss und nicht nur im Fehlerfall eine Wiederholung stattfindet.The forward error correction has the advantage that they are also performed on simplex channels can and that is a time consuming retransmission of data packets is avoided. But she has the disadvantage that always with high redundancy must be sent and not only in the Error case, a repetition takes place.
Bei
dem aus der
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Übertragungssicherheit in paketorientierten Netzen zu erhöhen, ohne dass hierfür eine erhöhte Übertragungskapazität durch zusätzliche Korrekturbytes bzw. Korrekturbits nötig ist.Of the The invention is based on the problem of transmission reliability in packet-oriented Increase networks, without that an increased transmission capacity additional Correction bytes or correction bits is necessary.
Das Problem wird durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze übertragenen kodierten Datenpaketen und durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Kodieren und Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze zu übertragende Datenpakete mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The Problem is solved by the method and apparatus for decoding from above packet-switched data transmission networks encoded data packets and by the method and the device for Encoding and decoding over packet-oriented data transmission networks to be transferred Data packets with the features of the independent claims solved.
Bei einem Verfahren zum Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze übertragenen kodierten Datenpaketen mit einer Mehrzahl von Datenelementen werden die kodierten Datenpakete einer Fehlererkennung unterzogen. Ferner wird für die als fehlerhaft erkannten Datenpakete eine Fehlerkorrektur durchgeführt und es werden zur Fehlerkorrektur die als korrekt übertragen erkannten Datenelemente der als fehlerhaft erkannten Datenpakete verwendet.at a method for decoding transmitted over packet-switched data transmission networks coded data packets having a plurality of data elements subjected the coded data packets to error detection. Further is for the erroneously recognized data packets carried out an error correction and for error correction, the data elements identified as being correctly transmitted are used the data packets recognized as faulty are used.
Eine Vorrichtung zum Dekodieren von mittels paketorientierten Datenübertragungsnetzen übertragenen kodierten Datenpaketen mit einer Mehrzahl von Datenelemente, weist einen Dekodierer auf, der derart eingerichtet ist, dass er die kodierten Datenpakete einer Fehlererkennung unterzieht, für die als fehlerhaft erkannten Datenpakete eine Fehlerkorrektur durchführt und zur Fehlerkorrektur die als korrekt übertragen erkannten Datenelemente der als fehlerhaft erkannten Datenpakete verwendet.A Apparatus for decoding packet-switched data transmission networks coded data packets with a plurality of data elements, points a decoder arranged to code the encoded ones Data packets subjected to an error detection, for which recognized as faulty Data packets performs an error correction and error correction which are transmitted as correct recognized data elements of recognized as defective data packets uses.
Bei einem Verfahren zum Kodieren und Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze zu übertragenden Datenpaketen wird eine Mehrzahl von Datenelementen vor dem Übertragen mittels eines Kodierers zu Datenpaketen kodiert, wel che Datenpakete über ein paketorientiertes Datennetz übertragen werden. Ferner werden die kodierten Datenpakete mit einer Mehrzahl von Datenelementen einer Fehlererkennung unterzogen, für die als fehlerhaft erkannten Datenpakete wird eine Fehlerkorrektur durchgeführt, wobei zur Fehlerkorrektur die als korrekt übertragen erkannten Datenelemente der als fehlerhaft erkannten Datenpakete verwendet werden.In a method for coding and decoding data packets to be transmitted via packet-oriented data transmission networks, a plurality of data elements are transmitted by means of a Encoder coded to data packets, wel che data packets are transmitted over a packet-oriented data network. Furthermore, the coded data packets are subjected to an error detection with a plurality of data elements, an error correction is carried out for the data packets identified as being erroneous, whereby the data elements of the data packets identified as defective are used for error correction.
Eine Vorrichtung zum Kodieren, Übertragen und Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze zu übertragenden Datenpaketen weist einen Kodierer und einen Dekodierer auf. Der Kodierer ist derart eingerichtet, dass er eine Mehrzahl von Datenelementen vor dem Übertragen zu Datenpaketen kodiert. Der Dekodierer ist derart eingerichtet, dass er die kodierten Datenpakete mit einer Mehrzahl von Datenelementen einer Fehlererkennung unterzieht, für die als fehlerhaft erkannten Datenpaketen eine Fehlerkorrektur durchführt und zur Fehlerkorrektur die als korrekt übertragen erkannten Datenelemente der als fehlerhaft erkannten Datenpakete verwendet.A Device for coding, transmission and decoding over packet-oriented data transmission networks to be transferred Data packets include an encoder and a decoder. Of the Encoder is arranged to have a plurality of data elements before transferring coded to data packets. The decoder is set up in such a way that it contains the coded data packets with a plurality of data elements undergoes a fault detection for which detected as faulty Data packets performs an error correction and error correction which are transmitted as correct recognized data elements of recognized as defective data packets uses.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Dekodieren basiert darauf, dass auch bei einem fehlerhaften Datenpaket nur eine geringe Anzahl von Datenelementen, welche beispielsweise Datenbytes oder Datenbits sein können, des fehlerbehafteten Datenpakets fehlerhaft sind, wohingegen die überwiegende Anzahl von Datenelementen auch in fehlerhaft übertragenen Datenpaketen korrekt übertragen werden. Mittels eines einfachen Algorithmus ist es möglich die korrekten Datenelemente eines fehlerhaften Datenpakets auszuwerten. Durch das Auswerten und Verwenden der korrekten Datenelemente eines fehlerhaft übertragenen Datenpakets ist es möglich den Fehlerschutz zu erhöhen, ohne dabei die Anzahl mitübertragener Korrekturelemente, d.h. Redundanzbytes oder Redundanzbits, zu erhöhen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in beiden Fehlerkorrekturszenarien, d.h. Rückanforderung defekter Pakete und Vorwärtsfehlerschutz, verwendet werden.The inventive method for decoding based on that even with a faulty data packet only a small number of data elements, which for example Data bytes or data bits, of the erroneous data packet are faulty, whereas the overwhelming Number of data elements correctly transmitted in incorrectly transmitted data packets become. By means of a simple algorithm it is possible the evaluate correct data elements of a faulty data packet. By the evaluation and use of the correct data elements of a faulty transmitted Data packets it is possible to increase the error protection, without doing the number mitübertrager Correction elements, i. Redundancy bytes or redundancy bits. The inventive method can be used in both error correction scenarios, i. Return request for defective packages and forward error protection, be used.
Im Prozess der Rückanforderung defekter Pakete kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anzahl der neuangeforderten Pakete gesenkt werden. Im Prozess der Vorwärtsfehlerkorrektur kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anzahl der korrigierbaren Datenpakete erhöht werden.in the Process of return request Defective packets can by means of the method according to the invention, the number of newly requested packets are lowered. In the process of forward error correction can by means of the method according to the invention the number of correctable data packets are increased.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung, welche anhand des Verfahrens zum Dekodieren von mittels paketorientierten Datenübertragungsnetzen übertragenen kodierten Datenpakete beschrieben werden, gelten auch für die Vorrichtung zum Dekodieren von mittels paketorientierten Datenübertragungsnetzen übertragenen kodierten Datenpaketen und für das Verfahren und die Vorrichtung zum Kodieren und Dekodieren von über paketorientierte Datenübertragungsnetze zu übertragende Datenpakete.preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims. The further embodiments of the invention, which by way of the method for decoding packet-switched data transmission networks encoded data packets are also applicable to the device for decoding packet-switched data transmission networks coded data packets and for the method and apparatus for encoding and decoding over packet-oriented Data transmission networks to be transferred Data packets.
Vorzugsweise wird die Fehlererkennung in einer Einheit einer Kommunikations-Transportschicht durchgeführt.Preferably the error detection is performed in a unit of a communication transport layer.
Die Fehlerkorrektur kann in einer Einheit einer Sitzungsschicht oder einer Darstellungsschicht oder einer Verarbeitungsschicht durchgeführt werden.The Error correction can be in a session layer or unit a presentation layer or a processing layer.
Unter den Schichten sind hier Computernetzwerkschichten zu verstehen, welche sich auf Schichten in einem Übertragungs-Referenzmodell, z.B. dem OSI-Referenzmodell oder dem TCP/IP-Referenzmodell, beziehen. Eine niedrigere Schicht als die Transportschicht entspricht zum Beispiel der Bitübertragungsschicht, der Sicherungsschicht oder der Vermittlungsschicht im OSI-Referenzmodel oder im TCP/IP-Referenzmodell. Eine Schicht höher als die Transportschicht ist im OSI-Referenzmodell die Sitzungsschicht, die Darstellungsschicht und die Verarbeitungsschicht und im TCP/IP-Referenzmodell die Verarbeitungsschicht.Under the layers are computer network layers, which can be found on layers in a transmission reference model, e.g. the OSI reference model or the TCP / IP reference model, Respectively. A lower layer than the transport layer corresponds for example the physical layer, the Link layer or the network layer in the OSI reference model or in the TCP / IP reference model. One layer higher than the transport layer is in the OSI reference model the session layer, the presentation layer, and the processing layer and in the TCP / IP reference model, the processing layer.
Die Datenelemente können Datenbytes oder Datenbits sein.The Data elements can Be data bytes or data bits.
Besonders vorzugsweise schreibt der Dekodierer die Datenelemente jedes Datenpaketes spaltenweise in eine Matrix und liest sie zeilenweise zum Dekodieren aus der Matrix aus.Especially Preferably, the decoder writes the data elements of each data packet column by column into a matrix and reads it line by line for decoding out of the matrix.
Alternativ kann der Dekodierer die Datenelemente jedes Datenpaketes zeilenweise in eine Matrix schreiben und spaltenweise zum Dekodieren auslesen. Anschaulich bedeutet das, dass die ganze Matrix gekippt wird, d.h. die Spalten und Zeilen sind vertauscht.alternative For example, the decoder can divide the data elements of each data packet line by line write to a matrix and read out in columns for decoding. Illustratively, this means that the entire matrix is tilted, i. the columns and lines are reversed.
Dadurch dass der Dekodierer die zu übertragenden Daten in unterschiedlicher Ordnung in eine Matrix schreibt und ausliest, d.h. entweder zeilenweise schreibt und spaltenweise ausliest oder umgekehrt, werden Paketfehler in Datenelementfehler umgewandelt, welche nachfolgend einfacher korrigiert werden können. In der Anmeldung werden unter Datenelementfehler beispielsweise Bytefehler oder Bitfehler verstanden.The fact that the decoder writes and reads the data to be transmitted in a different order in a matrix, ie either line by line and read column by column or vice versa, packet errors are converted into data element errors, which can be easily corrected in the following. In In the case of data element errors, the log-in is understood to mean, for example, byte errors or bit errors.
In einer Weiterbildung wird die Fehlerkorrektur einzelner Datenpakete durchgeführt, falls eine Redundanz durch Redundanzelemente zum Durchführen einer Auslöschungskorrektur der einzelnen Datenpakete nicht ausreicht.In A further development is the error correction of individual data packets carried out, if a redundancy by redundancy elements for performing a extinction correction the individual data packets is insufficient.
Hierdurch ist es möglich, dass, solange eine Auslöschungskorrektur (Erasure Correction) durchführbar ist, weil eine ausreichende Redundanz vorhanden ist, zuerst die Auslöschungskorrektur durchgeführt wird, bevor eine erfindungsgemäße Fehlerkorrektur durchgeführt wird. Dies führt zu einem verbesserten Fehlerschutz bzw. zu einer verbesserten Korrektur der Fehler. Die Anzahl der Redundanzelemente kann je Zeile bzw. je Spalte unterschiedlich sein.hereby Is it possible, that as long as an erasure correction (Erasure Correction) is feasible, because there is sufficient redundancy, first the cancellation correction carried out is before an error correction according to the invention carried out becomes. this leads to for improved error protection and improved correction the mistake. The number of redundancy elements can be per line or be different for each column.
Nachfolgend nach der erfindungsgemäßen Fehlerkorrektur einzelner Datenpakete kann eine zusätzliche Auslöschungskorrektur vorgenommen werden.following after the error correction according to the invention Individual data packets may require an additional cancellation correction be made.
Vorzugsweise werden nach erfolgter Auslöschungskorrektur rekursiv zusätzliche Fehlerkorrekturen und Auslöschungskorrekturen vorgenommen.Preferably will be after erasure correction recursively additional Bug fixes and erasure corrections performed.
D.h. es wird eine rekursive Fehlerkorrektur durchgeführt. Durch erfolgreiche Fehlerkorrektur einzelner Datenelemente ist es möglich mittels der Prüfinformation jeder Spalte/Zeile ganze Spalten/Zeilen als fehlerfrei zu markieren. Bei einem nachfolgenden Rekursionsschritt, d.h. nochmaligem Durchlaufen der Fehlerkorrektur, fallen diese als fehlerfrei Spalten/Zeilen weg. Hierdurch kann für einige Zeilen/Spalten vom Korrekturmodus, d.h. der erfindungsgemäßen Fehlerkorrektur, in den zuverlässigeren Erasuremodus, d.h, der Auslöschungskorrektur, übergegangen werden. D.h. es können zusätzliche Fehler korrigiert werden.That a recursive error correction is performed. By successful error correction individual data elements it is possible by means of the test information mark each column / row whole columns / rows as error-free. At a subsequent recursion step, i. to go through again error correction, these fall as error-free columns / rows path. This can be for some lines / columns from the correction mode, i. the error correction according to the invention, in the more reliable Erasuremodus, that is, the erasure correction, passed become. That it can additional Errors are corrected.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren zum Dekodieren mit einem Softdekodierverfahren kombiniert.Especially The method is preferred for decoding with a soft decoding method combined.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Dekodieren noch mit einem Softdekodierverfahren kombiniert, so wird die Fehlerkorrekturfähigkeit des Verfahrens zusätzlich gesteigert. Speziell bei der Auswahl der zu korrigierenden potentiell fehlerhaften Datenelemente können hierbei diejenigen Datenelemente zuerst ausgewählt werden, welche die geringste Zuverlässigkeit aufweisen oder anders ausgedrückt die höchste Wahrscheinlichkeit aufweisen fehlerhaft zu sein. Hierdurch lässt sich bei der Übertragung etwa ein Gewinn von 1 dB bis 3 dB erziehlen [1].Becomes the inventive method for decoding still combined with a soft decoding method, so will the error correction capability of the procedure additionally increased. Especially in the selection of potential to be corrected erroneous data elements can Here, those data elements are selected first, which is the lowest reliability or in other words the highest Probability of being faulty. This is possible in the transmission about a gain of 1 dB to 3 dB erziehlen [1].
In einer Weiterbildung schreibt der Kodierer die zu übertragenden Datenelemente zeilenweise in eine Matrix und liest sie zum Übertragen als Datenpakete spaltenweise aus der Matrix aus, und der Dekodierer schreibt die Datenelemente jedes Datenpaketes spaltenweise in eine Matrix und liest sie zeilenweise zum Dekodieren aus der Matrix aus.In In a further development, the encoder writes the information to be transmitted Add data elements line by line to a matrix and read them for transfer as data packets from the matrix in columns, and the decoder writes the data elements of each data packet are split into a matrix and reads them out line by line for decoding from the matrix.
Alternativ kann der Kodierer die zu übertragenden Datenelemente spaltenweise in eine Matrix schreiben und zum Übertragen als Datenpakete zeilenweise aus der Matrix auslesen und der Dekodierer die Datenelemente jedes Datenpaketes zeilenweise in eine Matrix schreiben und spaltenweise zum Dekodieren auslesen.alternative the encoder can transmit the ones to be transmitted Write data elements column by column into a matrix and transfer them read as data packets line by line from the matrix and the decoder the data elements of each data packet line by line into a matrix write and read by column for decoding.
Dadurch dass der Kodierer die zu übertragenen Daten in unterschiedlicher Ordnung in eine Matrix schreibt und ausliest, d.h. entweder zeilenweise schreibt und spaltenweise ausliest oder umgekehrt, werden Paketfehler in Datenelementfehler umgewandelt, welche nachfolgend einfacher korrigiert werden können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Dekodierer dies in genau umgekehrter Reihenfolge durchführt, d.h. falls der Kodierer zeilenweise in die Matrix schreibt und spaltenweise aus der Matrix ausliest, schreibt der Dekodierer spaltenweise in die Matrix ein und liest zeilenweise aus und umgekehrt.Thereby that the encoder is the one to transmit Writes and reads data in different order into a matrix, i.e. either line by line and read out column by column or conversely, packet errors are converted to data element errors, which can be corrected more easily below. This is special then the case, if the decoder this in exactly the reverse order performs, i. if the coder writes line by line in the matrix and column by column from the matrix, the decoder writes in columns the matrix and reads out line by line and vice versa.
Vorzugsweise stellt der Kodierer je Zeile bzw. je Spalte eine unterschiedliche Anzahl von Redundanzelementen bereit.Preferably the coder sets a different one per line or per column Number of redundancy elements ready.
Unter Redundanzelementen werden in der Anmeldung beispielsweise Redundanzbytes oder Redundanzbits verstanden, je nachdem ob von Datenbytes oder von Datenbits ausgegangen wird. Die Redundanzelemente werden, wenn der Kodierer zeilenweise in die Matrix schreibt vorzugsweise je Zeile vorgesehen, wohingegen die Redundanzelemente, wenn der Kodierer spaltenweise in die Matrix schreibt vorzugsweise je Spalte vorgesehen werden.Under Redundancy elements in the application, for example, redundancy bytes or redundancy bits, depending on whether from data bytes or of data bits is assumed. The redundancy elements are, if the encoder line by line in the matrix preferably writes each Row, whereas the redundancy elements when the encoder column by column in the matrix preferably writes per column provided become.
Mittels der Kodierung von Redundanzelemente ist es möglich, dass der Dekodierer fehlerhaft übertragene Datenelemente eines Datenpaketes korrigiert. Dies führt zu einer Erhöhung der Übertragungssicherheit. Die Redundanzelemente werden bei einem zeilenweisen Schreiben des Interleavers in die Matrix an das Ende jeder Zeile angefügt und zusätzlich kann an das Ende jeder Spalte eine Prüfinformation angefügt werden, mittels welcher dann beim Empfänger jede Spalte auf ihre Fehlerhaftigkeit untersucht werden kann. Bei dem spaltenweisen Schreiben werden die Redundanzelemente an das Ende jeder Spalte angefügt und zusätzlich werden an das Ende jeder Zeile eine Prüfinformation angefügt, mittels welcher dann beim Empfänger jede Zeile auf ihre Fehlerhaftigkeit untersucht werden kann.through the coding of redundancy elements, it is possible for the decoder incorrectly transmitted Corrected data elements of a data packet. This leads to a increase the transmission security. The Redundancy elements are used when the interleaver is written line by line can be added to the end of each line in the matrix and in addition to the end of each Column a check information added by which then at the receiver each column is checked for its defectiveness can be examined. In column-wise writing, the Redundancy elements are added to the end of each column and in addition are sent to the end of each Line a check information added, by which then at the receiver every line can be examined for their defectiveness.
Die Anzahl der Redundanzelemente kann je Zeile bzw. je Spalte individuell festgelegt werden. Hierdurch ist es möglich einen gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Fehlerschutz zu erzielen. Bei dem Verwenden einer unterschiedlichen Anzahl von Redundanzelemente ist es möglich die Redundanz für besonders sensible Datenelemente innerhalb des Datenpakets zu erhöhen und so die Übertragungssicherheit zu erhöhen, während es gleichzeitig möglich ist, die Anzahl von Redundanzelemente für weniger sensible Datenelemente innerhalb des Datenpakets zu senken, ohne dass hierdurch die Übertragungssicherheit stark beeinträchtigt wird. Somit ist ein ungleichmäßiger Fehlerschutz möglich.The Number of redundancy elements can be individually per line or per column be determined. This makes it possible a uniform or uneven error protection to achieve. When using a different number of Redundancy elements it is possible the redundancy for particularly sensitive data elements within the data package and increase so the transmission security increase while it is possible at the same time is the number of redundancy elements for less sensitive data elements within of the data packet, without thereby the transmission security is severely impaired. Thus, an uneven error protection possible.
Zusammenfassend kann die Erfindung darin gesehen werden, dass bei der Übertragung von Daten in paketorientierten Netzen die Übertragungssicherheit erhöht und die Fehleranfälligkeit verringert wird, indem ein neues Verfahren zur Fehlerkorrektur verwendet wird. In diesem Verfahren werden als fehlerhaft erkannte Datenpakete nicht verworfen, sondern an einen FEC-Dekodierer (Vorwärtsfehlerkorrektur-Dekodierer, Forward-Error-Correction-Decoder) weitergeleitet. Hierbei ist zu beachten, dass Datenpakete mit korrekter IP-Header Checksumme aber fehlerhafter UDP Checksumme an den FEC-Dekodierer weitergegeben werden, welcher beispielsweise im Network Adaptation Layer (NAL) implementiert ist. Mittels eines nachfolgend in der ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels genauer beschriebenen Algorithmus wertet der FEC-Dekodierer die korrekten Bytes eines als fehlerhaft erkannten Datenpakets aus. Hierdurch wird ein höherer Fehlerschutz erreicht.In summary the invention can be seen in that in the transmission data in packet-oriented networks increases the transmission security and the error rate is reduced by using a new method of error correction becomes. In this procedure, data packets recognized as erroneous not discarded but to an FEC decoder (forward error correction decoder, Forward error correction decoder) forwarded. It should be noted that data packets with the correct IP header Checksum but erroneous UDP checksum to the FEC decoder which, for example, in Network Adaptation Layer (NAL) is implemented. By means of a following in the detailed Description of an embodiment the algorithm described more precisely, the FEC decoder evaluates the correct bytes of a data packet identified as faulty. This will make a higher Error protection achieved.
D.h., dass fehlerhafte Datenpakete nicht gelöscht werden, sondern in eine höhere Schicht als die Transportschicht übermittelt werden, auf welcher dann das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur von Übertragungsfehlern angewendet wird. Dies kann zum Beispiel die Anwendungsschicht sein. Hierbei wird die CRC-Überprüfung dann nicht mehr wie im Stand der Technik in den Transportschichten durchgeführt, sondern erst auf einer höheren Schicht, vorzugsweise der Anwendungsschicht. Hierdurch ist es möglich die korrekt übertragenen Datenelemente eines fehlerhaften Datenpakets für eine Fehlerkorrektur zu verwenden.that is, that erroneous data packets are not deleted, but in one higher Layer are transmitted as the transport layer on which then the inventive method for correction of transmission errors is applied. This can be, for example, the application layer. This is where the CRC check becomes no longer carried out in the transport layers as in the prior art, but only at a higher level Layer, preferably the application layer. This makes it possible the correctly transmitted Use data elements of a faulty data packet for error correction.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für ein Szenario mit einem zur Verfügung stehenden Rückkanal angewendet werden. Bei diesem Szenario kommt es durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer geringeren Anzahl von erneut angeforderten Datenpaketen, da ein Teil der als fehlerhaft erkannten Datenpakete korrigiert werden kann. Auch für ein Szenario ohne einem zur Verfügung stehenden Rückkanal, zum Beispiel bei Fernsehausstrahlungen, kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Hierbei wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Fehlerkorrektur die Fehleranzahl reduziert.The inventive method can for a scenario with one available standing return channel be applied. In this scenario, it comes through the application the method according to the invention to a smaller number of re-requested data packets, because some of the data packets identified as faulty are corrected can be. Also for a scenario without one available standing return channel, For example, in television broadcasts, the inventive method be used. This is by the inventive method for error correction the number of errors reduced.
Eine bevorzugte Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fehlerkorrektur ist, dass für jede Zeile von Datenbytes drei verschiedene Arten von Verfahren zum Korrigieren von Fehlern nacheinander in einem Blockinterleaver, d.h. einem Dekodierer, angewendet werden.A preferred implementation of the inventive method for error correction is that for each Line of Data Bytes Three Different Types of Correcting Techniques of errors successively in a block interleaver, i. a decoder, be applied.
Als erster Schritt wird die herkömmliche Auslöschungskorrektur verwendet. Diese ist jedoch nur anwendbar, solange die Anzahl der defekten Bytes eines Paketes nicht die Auslöschungskorrekturfähigkeit des Codes, d.h. der übertragenen Datenpakete, übersteigt.When first step is the conventional extinction correction uses. However, this is only applicable as long as the number of defective bytes of a packet not the erasure correction capability of the code, i. the transmitted Data packets, exceeds.
Übersteigt die Anzahl der defekten Bytes die Auslöschungskorrekturfähigkeit, ist aber geringer als die Fehlerkorrekturfähigkeit des Codes, so wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Fehlerkorrektur verwendet.exceeds the number of defective bytes, the erasure correction capability, but is less than the error correction capability of the code, so will the inventive method used for error correction.
Übersteigt die Anzahl der fehlerhaften Bytes die Fehlerkorrekturfähigkeit des Codes so wird die Anzahl der potentiell defekten Bytes auf die maximal auslöschungskorrigierbare Anzahl reduziert, indem eine Teilmenge aus den potentiell fehlerhaften Bytes ausgewählt wird. Nachfolgend wird die Auslöschungskorrektur durchgeführt und dann die sich ergebenen Bytes mittels Checksummen verifiziert. Falls die Checksummen anzeigen, dass die Auslöschungskorrektur die Fehler innerhalb des Datenpakets nicht bereinigt hat, wird eine andere Teilmenge aus den potentiell fehlerhaften Bytes ausgewählt und nachfolgend wiederum die Auslöschungskorrektur mit anschließender Verifizierung der Checksummen durchgeführt. Das Auswählen von verschiedenen Teilmengen von potentiell fehlerhaften Bytes kann solange durchgeführt werden, bis die gesamte Information, welche in der Redundanz des Codes beinhaltet ist, verwendet wurde, um möglichst viele fehlerhafte Bytes zu korrigieren.If the number of erroneous bytes exceeds the error correction capability of the code, the number of potentially defective bytes is reduced to the maximum erasure-correctable number by selecting a subset of the potentially erroneous bytes. Subsequently, the cancellation correction is performed and then the resulting bytes are verified by checksums. If the checksums indicate that the erase correction did not clean up the errors within the data packet, another subset is selected from the potentially erroneous bytes, and subsequently the erase correction is performed, followed by verification of the checksums. Selecting ver various subsets of potentially erroneous bytes may be performed until all the information contained in the redundancy of the code has been used to correct as many erroneous bytes as possible.
Für die Auslöschungskorrektur und die erfindungsgemäße Fehlerkorrektur kann ein so genannter Reed-Solomon-Dekodierer verwendet werden, welcher einen so genannten Reed-Solomon-Code verwendet. Der Reed-Solomon-Code ist ein Fehlerkorrektur-Verfahren, das in der Mobilkommunikation bei CDPD, in der drahtgebundenen Kommunikation bei ADSL und ATM, aber auch bei der Datenspeicherung auf CDs und DVDs eingesetzt wird. Beim Reed-Solomon-Code handelt es sich um ein Verfahren mit Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC), das die Korrektur fehlerhaft übertragener Datenblöcke ermöglicht. Die FEC-Daten werden in einem Code-Wort in einem Datenblock den Nutzdaten angehängt und mit diesen zusammen übertragen. Das Codewort besteht aus den Nutzdaten und einer Anzahl an Reed-Solomon-Prüfbytes sowie einem oder mehreren DMT-Symbolen. Die mathematische Be schreibung ähnelt der des CRC-Verfahrens, wobei eine vorher gebildete Reed-Solomon-Prüfziffer für die Polynomdivision genutzt wird.For the cancellation correction and the error correction according to the invention a so-called Reed-Solomon decoder can be used, which uses a so-called Reed-Solomon code. The Reed-Solomon Code is an error correcting method used in mobile communication in CDPD, in wired communication in ADSL and ATM, but also used for data storage on CDs and DVDs. The Reed-Solomon code is a forward error correction technique (FEC), which allows the correction of erroneously transmitted data blocks. The FEC data is encoded in a code word in a data block User data appended and transmit with them together. The codeword consists of the payload and a number of Reed-Solomon check bytes as well one or more DMT symbols. The mathematical description is similar to the of the CRC method using a previously formed Reed-Solomon check digit for the Polynomial Division is used.
Anstelle einer byteweisen Dekodierung ist es erfindungsgemäß auch möglich eine bitweise Dekodierung, d.h. Fehlerkorrektur, vorzunehmen.Instead of a bytewise decoding, it is also possible according to the invention bitwise decoding, i. Error correction, make.
Das Verfahren zur Fehlerkorrektur kann auf einfache Weise beschleunigt werden. Der aufwändige Teil, d.h. der rechenaufwändige Teil, ist die Auslöschungskorrektur mit reduzierter Bytezahl. Dieser Teil kann beschleunigt werden, indem nicht alle Kombinationen von Teilmengen aus potentiell defekten Bytes ausgewählt werden, sondern die Auswahl geänderter Teilmengen nach einer vorgegebenen Zeitspanne abgebrochen wird. Dadurch wird die Zeit, welche für die Auslöschungskorrektur verwendet wird, begrenzt, und das Verfahren zur Fehlerkorrektur beschleunigt. Hierbei wird jedoch auch die Korrekturfähigkeit eingeschränkt.The Method of error correction can be accelerated in a simple manner become. The elaborate Part, i. the computationally expensive Part, is the erasure correction with reduced number of bytes. This part can be accelerated by not all combinations of subsets of potentially defective Bytes are selected but the selection changed Subsets is aborted after a predetermined period of time. Thereby will be the time for which the cancellation correction is used, limited, and the method of error correction accelerated. Here, however, the correction ability limited.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, so genannte Softbytes, d.h. Bytes welche ein leicht abgeschwächtes Niveau aufweisen, zu verwerten. Dies erhöht nochmals die Fähigkeit des Verfahrens Fehler zu korrigieren.in the inventive method it is also possible so-called soft bytes, i. Bytes which have a slightly weakened level have to be recycled. This again increases the ability of the procedure to correct errors.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the figures and will be discussed below explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Einleitend
wird unter Bezug auf
In
einem Nachrichtenübertragungssystem
Unter einer Quellenkodierung ist allgemein eine Kodierung zu verstehen, in der die zu übertragenden Daten komprimiert werden, d.h. überflüssige Redundanz in den zu übertragenden Daten eliminiert wird.Under Source coding is generally to be understood as a coding in the data to be transferred are compressed, i. superfluous redundancy in the to be transferred Data is eliminated.
Der
erzeugte Datenstrom
Im
Rahmen dieser Erfindung ist unter Kodierung oder Kanalkodierung
eine Methode bzw. ein Verfahren zu verstehen, mit dem ein Datenstrom
durch hinzufügen
von Redundanzdaten, in der Anmeldung auch als Redundanzelemente
bezeichnet, kodiert wird, so dass von der Quelle
In
dem physikalischen Kanal
Anhand
der
Anhand
der
In
Die
dargestellte Matrix
Zum Übertragen der Datenbytes werden diese nach dem zeilenweisen Schreiben zu Datenpaketen zusammengestellt. Zum Zusammenstellen der Datenpakete werden die Datenbytes spaltenweise ausgelesen. Zusätzlich wird zum Übertragen noch an jedes Paket Prüfinformation angefügt, welche dazu dient auf Empfängerseite ein fehlerhaftes Datenpaket zu erkennen.To transfer the data bytes are compiled into data packets after the line-by-line writing. To compile the data packets, the data bytes become column by column read. additionally becomes transferring still to every package check information added, which serves on the receiver side to recognize a faulty data packet.
In
dem in
Anhand
der
Allgemein
ergibt sich für
eine Korrektur von Übertragungsfehlern
folgendes:
Für
d ≤ t können alle
Fehler einer Zeile mittels einer Auslöschungskorrektur (Erasure Dekodierung)
korrigiert werden.
Für
d > t können mittels
des FEC-Dekodierers (t – 1)/2
Bytes korrigiert werden.In general, for a correction of transmission errors follows:
For d ≤ t all errors of a line can be corrected by means of an erasure correction (erasure decoding).
For d> t, the FEC decoder can correct (t-1) / 2 bytes.
Oder
allgemeiner:
Für
d > t können mittels
des FEC-Dekodierers (8t – 1)/2
Bits korrigiert werden.
Hierbei ist: d = die Anzahl der fehlerhaften
Pakete und
t = die Anzahl der Redundanzbytes.Or more generally:
For d> t, (8t-1) / 2 bits can be corrected by means of the FEC decoder.
Where: d = the number of bad packets and
t = the number of redundancy bytes.
Nachfolgend wird ein Algorithmus für eine Korrektur von Fehlern, wie er in einem FEC-Dekodierer implementiert sein kann, erläutert.following becomes an algorithm for a correction of errors as implemented in an FEC decoder can be explained.
Der
Algorithmus wird auf die Datenelemente eines Interleaver Blocks,
d.h. eine Matrix wie sie in
- a) Der Algorithmus weist eine Zeilenschleife auf, d.h. eine Befehlsfolge, welche für alle Zeilen des Interleaver Blocks abgearbeitet wird.
- b) Jede Zeile wird zuerst auf potentiell defekte Bytes untersucht, d.h. es wird eine Fehlererkennung durchgeführt. Ferner wird entschieden, ob die Gesamtzahl der potentiell defekten Bytes die Erasure-Korrekturfähigkeit übersteigt.
- c) Wenn die Gesamtanzahl der potentiell defekten Bytes die Erasure-Korrekturfähigkeit nicht übersteigt wird eine Erasure Dekodierung, d.h. eine Auslöschungskorrektur durchgeführt. Nachdem eine Zeile korrigiert wurde, werden nochmals die CRC-Checks durchgeführt, d.h. die Zeile nach potentiell defekten Bytes untersucht und die Spalten des Interleaver Blocks, welche einen korrekten CRC-Check liefern als korrekt markiert. Nachfolgend wird zurück in die Zeilenschleife gesprungen und die nächste Zeile des Interleaver Blocks abgearbeitet, d.h. es wird zu b) zurückgesprungen.
- d) Wenn die Gesamtanzahl der potentiell defekten Bytes die Erasure-Korrekturfähigkeit übersteigt wird die Fehler-Dekodierung, d.h. die erfindungsgemäße Dekodierung oder er findungsgemäße Fehlerkorrektur, durchgeführt. Nach dieser Fehler-Dekodierung wird mittels der Checksummen überprüft ob die Fehlerkorrektur für die soeben korrigierte Zeile korrekt war. Hierbei wird überprüft ob die CRC korrekt sind, d.h. ob potentiell defekte Bytes in der Zeile vorhanden sind.
- e) Sind keine potentiell defekten Bytes in der Zeile vorhanden, so ist die Korrektur der Zeile abgeschlossen. Es werden nochmals die CRC-Checks durchgeführt, d.h. die Zeile nach potentiell defekten Bytes untersucht und die Spalten des Interleaver Blocks, welche einen korrekten CRC-Check liefern als korrekt markiert. Nachfolgend wird zurück in die Zeilenschleife gesprungen und die nächste Zeile des Interleaver Blocks abgearbeitet, d.h. es wird zu b) zurückgesprungen.
- f) Sind weiterhin potentiell defekten Bytes in der Zeile vorhanden, so wird eine Erasure Dekodierung mit reduzierter Bytezahl durchgeführt. Anschaulich bedeutet das, dass die Erasures, d.h. der Auslöschungen von potentiell fehlerbehafteten Bytes, willkürlich auf die maximal korrigierbare Anzahl reduziert wird. D.h. es werden willkürlich ausgewählte potentiell fehlerbehaftete Bytes ausgelöscht bis nur noch so viele Bytes übrigbleiben, wie maximal mittels der Erasure Dekodierung korrigiert werden können, wobei die entsprechende Anzahl von der Redundanz abhängt, welche in der Zeile vorhanden ist. Nachfolgend wird dekodiert und alle CRC Checksummen nochmals geprüft.
- g) Ergibt sich nun, dass die CRC Checksummen korrekt sind, d.h. keine potentiell defekten Bytes in der Zeile vorhanden sind, so ist die Korrektur der Zeile abgeschlossen. Es werden nochmals die CRC-Checks durchgeführt und die Spalten des Interleaver Blocks, welche einen korrekten CRC-Check liefern als korrekt markiert. Nachfolgend wird zurück in die Zeilenschleife gesprungen und die nächste Zeile des Interleaver Blocks abgearbeitet, d.h. es wird zu b) zurückgesprungen.
- h) Ergibt sich hingegen, dass die CRC Checksummen nicht korrekt sind, d.h. weiterhin potentiell defekte Bytes in der Zeile vorhanden sind, so wird praktisch zu Schritt f) zurückgesprungen, indem eine andere Teilmenge aus potentiell defekten Bytes ausgewählt und erneut eine Erasure Dekodierung versucht wird.
- a) The algorithm has a row loop, ie a command sequence which is processed for all lines of the interleaver block.
- b) Each line is first examined for potentially defective bytes, ie an error detection is performed. It is further decided whether the total number of potentially defective bytes exceeds the erasure correction capability.
- c) If the total number of potentially defective bytes does not exceed the erasure correction capability, erasure decoding, ie, erasure correction, is performed. After a line has been corrected, the CRC checks are carried out again, ie the line is examined for potentially defective bytes and the columns of the interleaver block which provide a correct CRC check are marked as correct. Subsequently, the system jumps back to the line loop and executes the next line of the interleaver block, ie it jumps back to b).
- d) When the total number of potentially defective bytes exceeds the erasure correcting capability, the error decoding, ie decoding according to the invention or error correction according to the invention, is performed. After this error decoding is checked by means of the checksums whether the error chooser correction was correct for the line just corrected. In this case, it is checked whether the CRC are correct, ie whether there are potentially defective bytes in the line.
- e) If there are no potentially defective bytes in the line, the correction of the line is completed. The CRC checks are carried out again, ie the line is examined for potentially defective bytes and the columns of the interleaver block which supply a correct CRC check are marked as correct. Subsequently, the system jumps back to the line loop and executes the next line of the interleaver block, ie it jumps back to b).
- f) If there are still potentially defective bytes in the line, erasure decoding is performed with a reduced number of bytes. Illustratively, this means that the erasure, ie the deletion of potentially error-prone bytes, is arbitrarily reduced to the maximum correctable number. That is, randomly selected potentially erroneous bytes are erased until only as many bytes remain as can be corrected at most by erasure decoding, the corresponding number depending on the redundancy that exists in the line. Subsequently, decoding and checking all CRC checksums again.
- g) If it now turns out that the CRC checksums are correct, ie there are no potentially defective bytes in the line, the correction of the line is completed. The CRC checks are carried out again and the columns of the interleaver block, which deliver a correct CRC check, are marked as correct. Subsequently, the system jumps back to the line loop and executes the next line of the interleaver block, ie it jumps back to b).
- h) If, on the other hand, it results that the CRC checksums are not correct, ie there are still potentially defective bytes in the line, then in practice step f) is jumped back by selecting another subset of potentially defective bytes and attempting an erasure decoding again ,
Nachfolgend
wird der oben beschriebene Algorithmus in einem Pseudocode angegeben:
Schleife über Interleaver
Block, z.B. einer Matrix wie in
Abarbeiten
des Interleaver Blocks mehrfach so lange bis keine weitere Korrektur
mehr möglich
ist The algorithm described above is given below in a pseudocode:
Loop over interleaver block, eg a matrix like in
Execution of the interleaver block several times until no further correction is possible
Anhand des Pseudocodes ist auf einfache Weise erkennbar, wie der Algorithmus der Korrektur von Übertragungsfehlern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert wird. Der gezeigte Algorithmus zur Rekonstruktion fehlerhaft übertragener Datenpakete baut auf den korrekten Bytes der jeweiligen fehlerhaften Datenpakete auf. Anzumerken ist ferner, dass es auch möglich ist Spalten und Zeilen in dem Algorithmus zu vertauschen. Dies ist dann nötig, wenn der Interleaver die Datenbytes spaltenweise in die Matrix einschreibt und zum Übertragen zeilenweise ausliest.Based of the pseudocode is easily recognizable as the algorithm the correction of transmission errors according to one embodiment of the invention is implemented. The shown algorithm for reconstruction incorrectly transmitted Data packets are based on the correct bytes of the respective faulty ones Data packets on. It should also be noted that it is also possible Swap columns and rows in the algorithm. This is then necessary, when the interleaver writes the data bytes into the matrix column by column and to transfer read out line by line.
Im
Folgenden wird anhand der
In
Die
in
Gleiches
gilt für
die in den
In
- nn
- die Anzahl der aneinander anschließenden fehlerfreien Zeilen ist;the number of each other subsequent is error-free lines;
- pp
- die Fehlerwahrscheinlichkeit einer einzelnen Zeile ist; undthe error probability a single line; and
- P(n)P (n)
- die Wahrscheinlichkeit für n aneinander anschließende fehlerfreie Zeilen ist.the probability for n together subsequent is error-free lines.
Die
in
Die
obere Kurve
Zusammenfassen basiert das erfindungsgemäße Verfahren zum Dekodieren darauf, dass auch bei einem fehlerhaften Datenpaket nur eine geringe Anzahl von Datenelementen, welche beispielsweise Datenbytes oder Datenbits sein können, des fehlerbehafteten Datenpakets fehlerhaft sind, wohingegen die überwiegende Anzahl von Datenelementen auch in fehlerhaft übertragenen Datenpaketen korrekt übertragen werden. Mittels eines einfachen Algorithmus ist es möglich die korrekten Datenelemente eines fehlerhaften Datenpakets auszuwerten. Durch das Auswerten und Verwenden der korrekten Datenelemente eines fehlerhaft übertragenen Datenpakets ist es möglich den Fehlerschutz zu erhöhen, ohne dabei die Anzahl mitübertragener Korrekturelemente, d.h. Redundanzbytes oder Redundanzbits, zu erhöhen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in beiden Fehlerkorrekturszenarien, d.h. Rückanforderung defekter Pakete und Vorwärtsfehlerschutz, verwendet werden.Sum up the method according to the invention is based for decoding that even with a faulty data packet only a small number of data elements, which for example Data bytes or data bits, of the erroneous data packet are faulty, whereas the vast majority of data elements correctly transmitted in incorrectly transmitted data packets become. By means of a simple algorithm it is possible the evaluate correct data elements of a faulty data packet. By evaluating and using the correct data elements of a incorrectly transmitted data packets Is it possible to increase the error protection, without doing the number mitübertrager Correction elements, i. Redundancy bytes or redundancy bits. The inventive method can be used in both error correction scenarios, i. Return request for defective packages and forward error protection, be used.
In diesem Dokument ist folgendes Dokument zitiert:
- [1] Performance of Soft Decision Digital Matched Filter in Direct-Sequence Spread-Spectrum Communication Systems, N. Kataoka, T. Kojima, M. Miyake and T. Fujino, IEICE Transactions Vol. E 74, Nr. 5, (1991) 1115-1122
- [1] Performance of Soft Decision Digital Matched Filter in Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems, N. Kataoka, T. Kojima, M. Miyake and T. Fujino, IEICE Transactions Vol. E 74, No. 5, (1991) 1115-1122
Claims (23)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003145438 DE10345438B4 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method and device for decoding packet-oriented data transmission networks transmitted coded data packets and method and apparatus for encoding and decoding of packet-oriented data transmission networks to be transmitted data packets |
PCT/EP2004/052340 WO2005034413A1 (en) | 2003-09-30 | 2004-09-28 | Method and device for decoding transmitted coded data packets by means of packet oriented data transmission networks and method and device for coding and decoding data packets which are to be transmitted by means of packet oriented data transmission networks |
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