一种基于双奇偶校验的混合纠错方法

本文是授权发明专利，使用时请注意知识产权问题！一种基于双向奇偶校验的混合纠错方法技术领域本发明涉及数字通信、信息编码等领域，尤其涉及一种信道中强干扰等情况下的数据校验和校正方法。背景技术正如信噪比是模拟通信中最关键的质量指标一样，数字通信中最关键的质量指标是误码率，它指的是误码数量占传输码总数的比例。因为信道不能完全理想，所以必须有一定的误码率。因此，对于信息接收端，必须检查它接收的数据以确定是否有错误。这要求信息发送端不仅发送数据，还发送与数据对应的校验码或纠错码。根据校验码或纠错码的生成机制，有许多不同的算法。由于各种算法的原理和特性不同，它们适用于不同的应用环境。一般来说，算法越复杂，发送的校验码或纠错码的比特数就越多，并且它检查和纠正错误比特的能力相对较高。然而，从时间和空间的角度来看，此时它带来的负担更重。评估编码方案优缺点的标准是，在特定条件下，与无编码相比，编码时的误码率性能提高了多少。在数字通信中，使用校验纠错码进行数据校验和纠错通常有三种处理方法：一种是前向纠错，数据在发送端经过纠错编码后发送到信道，接收端通过校验纠错码自动校验和纠正错误数据。这种方法是单向的，时延小，实时性好，但其纠错能力有限，而且经常无法检查或纠正接收到的数据。第二是反馈重传。接收端首先对接收的数据进行错误判断。一旦发现错误，它会请求重新传输，直到被认为是正确的。该方法能有效提高纠错能力。然而，由于重传机制的引入，信道的传输效率大大降低，实时性较差。第三种是混合纠错，它结合了前向纠错和反馈重传。接收端首先检查并纠正接收到的数据，并且仅在纠错不可能时请求重传。这种方法的优点和缺点在前两者之间。在实际应用中，有各种各样的校验码和纠错码，其中一些比较复杂，需要用几何、数论、排列组合等数学工具来设计。例如分组码和卷积码。分组码用于对要传输的数据进行分组编码。其校验码和纠错码只与该组中的数据相关。卷积码的校验码和纠错码不仅与当前数据有关，而且与前一个有限时间段的数据有关。有些相对简单、直观且易于实现，如奇偶校验码、等比码、加权码等。以行奇偶校验为例，它是一种检查数据传输正确性的方法。它在一组传输的二进制数据的末尾添加一个校验位，使整个传输数据中的1数为奇数(奇数校验)或偶数(偶数校验)。算法简单，校验位只有一位，应用非常简单，对信道的传输效率影响很小。然而，它只能检测数据有奇数比特错误的情况，并且不能定位，即一旦发现错误，它只能请求重传。双向奇偶纠错是对它的改进。它不仅具有较强的检测能力，而且具有一定的纠错能力。当只有一位数据出错时，双向奇偶纠错不仅可以检查错误，还可以定位和纠正错误。但是当错误的数量大于或等于2时，我们就无能为力了。此时，需要重新传输。一般的处理方法是丢弃在非重传期间接收的数据分区，检查本发明是一种具有混合纠错特性的双向奇偶纠错方法。由于引入了复合纠错的概念，本发明除了具有普通奇偶校验的特点外，还具有以下特点：算法简单，实施方便：1)适用于强干扰条件下的数字通信，这意味着数据传输过程中发生错误的概率较高，这使得本发明采用的双向奇偶纠错比普通奇偶校验更为有利，具有更强的校验纠错能力；2)适用于重传和非重传机制。虽然本发明集中在数据可以重传的情况下的数据检查和纠错，但是本发明也适用于数据重传不可用的情况下的数据检查和纠错，即此时的一般双向奇偶纠错；3)在重传机制下，可以大大减少重传次数和重传数据量。本发明采用的复合纠错算法可以对多个现有的数据分区块进行复合纠错，而不是请求重传，因为它不直接丢弃有错误的数据分区块，而是提取所需的冗余信息，从而有效地减少了重传的次数，同时减少了重传的数据量。发明概述本发明的目的是当信道差错率高时提高双向奇偶纠错的纠错能力，并且当通过重传机制出现两个或更多个错误时，使数据在纠错后具有良好的正确率。为了有效实现上述功能，本发明采用了基于混合纠错方法的原理，结合了前向纠错和反馈重传的各种特性，不同于普通的反馈重传。对于常见的混合纠错方法，由于参考了反馈重传机制，当强干扰条件下误码率较高时，过多的重传次数会严重降低信道传输效率和数据传输的实时性。本发明对方法进行了改进，引入了复合纠错机制，在保持原算法各种优势的同时，可以大大减少重传次数和重传数据量，提高信道利用率。具体来说，该方法主要包括以下步骤：根据原始数据生成数据分区块，生成数据分区块的原始校验信息，生成传输数据块，传输并重传传输数据块，校验并修正数据分区块。在编码传输部分，根据原始数据生成数据分区块，然后计算每个数据分区块的双向奇偶校验码，生成相应的原始校验信息。原始数据被分成块，以提高数据的检查和纠错能力。因为一般的双向奇偶校验纠错可以在一个比特出错时准确定位出错数据并纠正错误，而其他情况则无能为力。如果原始数据相对较大，则两个或更多比特错误的概率相对较大。为了解决这个问题，该算法采用分块处理，根据原始数据生成数据分割块，使得每个数据分割块的大小适中，降低了多比特错误的概率。同时，如果在数据分区块中出现错误并且不能执行纠错并且需要重传，则只需要重传数据分区块，并且不需要重传整个原始数据，从而减少了重传的数据量。当然，当基于原始数据生成数据分区块时，它们不能太小。如果它们太小，将增加太多的检查信息，这也将影响信道的利用率。优选地，每个数据分区块的大小选择由实际情况决定，并且应该考虑信道差错率、所需分组差错率和信道有效载荷的影响。信道差错率越低，所需的分组差错率越高，有效负载越大由于在实际情况下要传输的原始数据的大小可能不能被所选数据分区块的大小完全整除，所以最后一个数据分区块的大小可能小于其他数据分区块的大小。该数据分区块的传输处理有两种方法，一种是直接传输，要求通信系统此时能够处理可变字节长度的数据分区块，另一种是在传输前填充冗余信息。此时，每个数据分区块的大小是相同的，但是信道利用率降低了。优选地，当存在相对小的数据分区块时，执行没有填充的直接传输。优选地，水平奇偶校验码和垂直奇偶校验码采用偶校验或奇校验。在获得原始校验信息之后，需要传输它，也就是说，对于每个数据分区块，不仅需要传输数据部分，而且需要传输与其对应的原始校验信息部分。此时，有两种选择，一种是将数据分区块与相应的原始校验信息混合传输，另一种是将数据分区块与相应的原始校验信息分开独立传输。优选地，数据分区块和对应的原始检查信息被混合用于传输。接收到传输数据块后，首先将数据分区块与原始校验信息分离，然后对数据分区块进行双向奇偶校验，得到与接收到的数据分区块对应的当前校验信息，然后将当前校验信息与原始校验信息进行比较。由于不同的实际情况，会有许多不同的情况。具体处理方法如下：优选地，如果水平校验码和垂直校验码在两组校验信息中正好有一个数据位彼此不同，则使用双向奇偶校验纠错来根据不同数据位的位置定位错误数据位并执行纠错。优选地，如果在两组校验信息中，横向校验码的一个数据位不同而纵向校验码相同，或者纵向校验码的一个数据位不同而横向校验码相同，则根据传输过程中的错误情况处理原始校验信息，以保持数据分区块不变。如果上述条件都不满足，则意味着在数据分区块中发生了错误，但是由于信息不足，不能对接收的数据分区块进行纠错，此时请求重传。根据实际情况，选择最大重传次数。一般来说，重传次数越多，获得正确数据分区块的概率就越大。然而，这将增加通信延迟并降低信道的利用率。在数据重传部分，首先保留在非重传期间接收的数据分区块。优选地，当需要重传时，仅将错误数据分成块，而不需要重传整个原始数据，从而有效地提高了信道的利用率。对重传的数据分区块进行双向奇偶校验，获得当前校验信息，并将当前校验信息与接收到的原始校验信息进行比较。优选地，当重传的数据分区块能够进行双向奇偶纠错时，采用双向奇偶纠错。如果重传后接收的数据分区块也不能执行双向奇偶校验纠错，则需要一种复合纠错方法。当数据分区块中出现错误并且不能执行双向奇偶校验纠错时，这并不意味着数据分区块是无用的。如果可以从一个数据分区块中提取冗余信息，则可以根据该信息对另一个数据分区块执行纠错。复合纠错算法就是基于这一思想。现有的数据分区块用于尽可能多地实现纠错，而不是依赖于重传的次数。当存在强干扰时，盲目请求重传会大大降低信道利用率，甚至阻塞信道。优选地，当两个数据分区块不能执行双向奇偶校验纠错时，复合纠错使用复合纠错机制可以利用错误数据分区块中的其他有用信息，从而确保接收到的数据分区块是正确的，并且尽可能少的重传次数，提高信道的传输效率。附图简述图1是本发明公开的算法的整体流程图。图2是本发明公开的算法中生成数据分区块的示意图。图3是本发明公开的复合纠错的示意图。图4是特定原始数据传输过程的应用示例。优选实施例的详细描述参考附图，现在将详细描述本发明的具体实施例。示例1如图1所示，具体的整个实施例包括根据原始数据的数据分区块生成单元101、计算数据分区块的原始检查信息单元102、发送数据块生成单元103、发送数据块发送单元104、接收发送数据块接收单元105、数据分区块提取和原始检查信息单元106、根据数据分区块计算的当前检查信息单元107， 双向奇偶错误校正确定单元108、双向奇偶错误校正单元109、校正数据分区块的重组单元110、复合错误校正单元111、复合错误校正确定单元112和请求重传数据分区块113。根据原始数据，数据划分块生成单元101将待传输的原始数据按块划分为独立的数据划分块，每个数据划分块的大小可以根据实际情况如信道容量、信道误码率等因素选择不同的值，如32、64或128，即每个数据划分块包含32、64或128个字节。数据的分块处理主要是为了提高接收端的校验和纠错率，同时为了提高信道的利用率，在需要重传时，只能重传错误的数据块。图2是本发明公开的算法中数据块生成的示意图。根据原始数据生成n个大小的数据块，其中数据块的水平比特数表示数据块的垂直比特数(字节数)，不同的数据块可以不相同。根据图4中的单元401、402、404、406，其中单元401是原始数据，单元402、404、406是根据单元401生成的三个数据分区块，它们的大小分别为=(8，8)、=(8，8)和=(8，1)。在根据原始数据生成数据分区块之后，需要为每个数据分区块生成原始检查信息，这是用于计算数据分区块的原始检查信息单元102的功能。本发明选择奇偶校验，并分别对每个数据分区块进行双向奇偶校验，得到原始校验信息。以大小为=(8，8)的数据分区块为例，通过均匀校验方法生成原始校验信息。水平方向上，每个字节产生一位校验码，因此有8位水平校验码。纵向上，也产生8位垂直校验码，如图4的单元406所示。在计算每个数据分区块的奇偶校验码并获得相应的原始校验信息后，需要传输它。此时，它需要传输两个部分，包括数据分区块和原始校验信息，这需要生成传输数据块，即单元103。本发明选择数据分区块和对应的原始校验信息进行混合传输。这样，对于上面给出的例子，需要两个字节来存储原始校验信息，其中一个存储纵向校验码，另一个存储横向校验码。在生成发送数据块之后，接下来应用发送数据块单元104和接收发送数据块单元105。由于传输过程中的干扰，接收的传输数据块可能与发送的传输数据块不一致，需要在接收端根据校验信息进行判断。首先，从接收的传输数据块中提取数据分区块和原始校验信息，即单元106。接下来，对提取的数据分区块进行双向奇偶校验，以获得当前校验信息，即单元107的功能。然后，比较原始校验信息和当前校验信息，并根据单元108判断是否可以执行双向奇偶校验纠错。根据比较结果，分析分为三种不同的情况：1)如果水平校验码和垂直校验码在两组校验信息中正好有一个数据位不同在这种情况下，假设在接收的数据分区块中出现比特错误，并且此时满足双向奇偶校验纠错，则该过程进行到双向奇偶校验纠错单元109。双向奇偶校验纠错单元109是当在数据分区块中出现比特错误时，即当计算的当前校验信息和接收的原始校验信息都有且只有一个比特不同时，采用的方法。双向奇偶纠错的原理非常简单。两组校验信息中不同值的位置实际上是误差位的水平和垂直坐标。当然，利用两个坐标，可以有效地定位错误位并实现纠错。2)如果在两组校验信息中，水平校验码的一个数据位不同而垂直校验码相同，或者垂直校验码的一个数据位不同而水平校验码相同。在实际的数字通信中，一个比特错误发生的概率比两个或更多比特错误发生的概率高得多，因此在这种情况下，假设在数据分区块中没有错误发生，但是在原始校验信息的传输过程中发生了错误，所以接收的数据分区块保持不变。3)其他在这种情况下，没有足够的信息来定位错误数据的位置，因