[发明专利]自适应动态前向纠错编码方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及前向纠错编码技术，特别是涉及一种自适应动态前向纠错编码方法、装置及系统。

背景技术

网络数据在通信线路上进行传输时，可能会由于通信线路所依赖的信道不可靠而导致数据包传输过程中出现错误，接收端接收到的数据包或多或少不同于发送端发出的数据包，使得接收到的数据包的数据不可用，而这种数据包发生错误的现象也称为误码，造成误码的原因很多，如无线电传输中的电磁干扰、电传输链路中的电流浪涌或光传输链路中的信号强弱等，均可能造成通信线路的信道不可靠，导致数据链路传输中出现突发性误码。其中，低速串行链路上的误码现象更为严重，比特误码率严重时可达10^-3，其意味着通信链路上传输的报文长度超过1000字节时，平均报文错误率可达100％，使得通信线路无法进行数据包的传输。因此，如何保证通信链路上数据传输的准确性和可靠性是一个需要解决的技术问题。

现有技术中还提出了一种克服传输误码的前向纠错(Forward ErrorCorrection，FEC)编码方法，FEC是指数据被传输之前预先对其按一定的算法进行编码，在接收端则按同样的算法进行解码，以达到找出错误并纠正错误的目的。其中，在低带宽、较大时延、高误码率的网络环境下引入端对端的前向纠错，是提高网络数据传输质量的重要手段。FEC工作在传输层或应用层时，其处理的对象为数据包，而基于数据包的前向纠错技术的基本原理是在m个源数据包中插入r个冗余包(即冗余数据)，并将这m+r个包一起发送给接收设备，其中，r个冗余包是由m个源数据包经过编码算法计算后得到，且可将这m+r个数据包称为一个数据块，每个包在块中都有一个编号，但是，由于网络传输的不可靠性，一个数据块中的一些数据包在传输过程中丢失，接收设备则可以通过编号确定丢失的数据包在数据块中的位置，在丢包数量不超过纠错能力极限的情况下，由于冗余包的存在，接收设备可利用冗余包来恢复丢失的源数据包，一般而言，冗余包的数量越多，接收设备进行纠错的能力也就越强，但是，冗余包数量的增多也就意味着数据传输中占用网络带宽的增加，会浪费大量的网络带宽资源。

此外，在前向纠错编码方法的基础上，现有技术又提出了自适应前向动态纠错编码方法，其主要包括以下几种方法：

(1)《中国矿业大学学报》2006年11月发表的《实时数据传输的自适应前向纠错方法研究》，其公开了针对实时数据传输对服务质量的特殊需要，提出了一种基于实时传输协议(Real-time Transport Protocol，RTP)的能修复单包丢失的具有自适应特性的前向差错校正方法。该方法通过跟踪网络拥塞变化，动态调整差错编码参数，即差错编码分组长度，保证传输服务的质量。

(2)《江南大学学报》2006年4月自然科学版发表的《前向纠错编码传输机制的优化》，其公开了为提高FEC编码在抖动参数上的性能，提出了一种改进发送端与接收端之间的信息交互方式的动态FEC传输机制。该机制中，发送端接收到反馈信息后，调整数据的冗余度，但不会为了等待反馈信息停止数据的发送。其基本方法是在发送的实时数据的用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)的头部和实际实时数据之间加入一个称为DFEC的首部，该首部中加入一个FEC_On标志位，用来标志数据是否需要FEC解码，接收端通过判断数据包的接收情况，若丢包率大于设定的FEC开启阈值，就发送一个数据包给发送端，以此方式通知发送端开启或关闭FEC编码。

(3)《计算机应用》2008年9月公开的论文《无线网络中支持H.264的增强前向纠错算法》，其公开了在无线网络中支持H.264视频业务传输，提出了一种增强的FEC算法EFEC，并对EFEC的性能进行了分析。增强的FEC算法通过接收端发送的反馈信息决定是否采用EFEC传输数据，且不会应为反馈信息的丢失而停止数据传输，同时，EFEC可根据网络误比特率调整附加数据信息的长度。

(4)公开号为CN101061659A、发明名称为《自适应前向纠错》的中国专利公开了用于无线网络上视频流传输的自适应FEC设备和方法，其中，设备包括FEC编码器和自适应FEC装置，FEC编码器用于将K个源数据包编码为n个包，其中n＞k，并且该n个包包括冗余数据，自适应FEC装置用于基于一条或多条反馈信息的接收，来自适应地确定要和K个编码包一起发送的冗余包数，这一条或多条反馈信息指示要借以发送编码视频的无线网络的条件。