Способ передачи информации

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение при построении систем радиосвязи для передачи речевой информации и изображений. Технический результат: повышение пропускной способности канала радиосвязи. Для этого в способе устанавливают значение контролируемых служебных полей, которое не зависит от пользовательской информации, и сохраняют его в системе радиосвязи как контрольное значение. На передающей стороне формируют пакет данных из служебной и пользовательской информации. Причем служебная информация должна содержать контролируемые служебные поля, заполненные в соответствии с ранее сохраненным контрольным значением. Сформированный пакет данных кодируют турбокодом и передают получателю через канал радиосвязи. На приемной стороне осуществляют итеративное декодирование турбокода, определив заранее максимальное число итераций декодирования. После каждой итерации декодирования турбокода из полученного значения декодированного пакета данных выделяют контролируемые служебные поля и сравнивают их значение с контрольным значением, известным на приемной стороне. В случае совпадения значения принятых контролируемых служебных полей с контрольным значением делают заключение, что пакет данных принят правильно, информацию передают пользователю и на передающую сторону отправляют положительную квитанцию. Если же при выполнении максимального числа итераций декодирования значение принятых контролируемых служебных полей так и не совпало с контрольным значением, то делают заключение, что пакет данных принят неправильно, и на передающую сторону отправляют отрицательную квитанцию для повторной передачи пакета.

 

Предлагаемый способ относится к области радиотехники и может найти применение при построении систем радиосвязи для передачи речевой информации и изображений.

Известен способ передачи данных (см. патент USA №1003372, Н04L 7/02, 1981 г.), в котором для оценки правильности принятия сообщения (пакета данных) совместно с турбокодами используются блоковые коды. Недостатком этого способа является то, что блоковые коды, используемые совместно с турбокодами, вносят избыточность, чем снижают пропускную способность радиоканала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, описанный в патенте США №5983384, Н03М 13/00. "Turbo-coding with staged data transmission and processing" (Турбокодирование с каскадной передачей и обработкой данных), 1999 г., принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в следующем.

На передающей стороне формируется пакет данных из служебной и пользовательской информации. Сформированный пакет данных кодируется циклическим кодом (CRC кодом), затем кодируется турбокодом и передается получателю через канал радиосвязи.

На приемной стороне вначале выполняется итеративное декодирование турбокода, затем выполняется декодирование CRC кода.

Если CRC код не обнаружил ошибки, то пакет данных считается принятым правильно, и информация передается пользователю.

Если CRC код обнаружил ошибки, то пакет данных считается принятым неправильно, и на передающую сторону отправляется отрицательная квитанция (NAK) для повторной передачи пакета.

Однако и этому способу присущ недостаток, заключающийся в снижении кодовой скорости из-за наличия избыточности, которую добавляет CRC код. Вследствие этого пропускная способность канала радиосвязи снижается.

Кроме того, при каждом получении пакета данных на приемной стороне происходит итеративное декодирование с некоторым фиксированным числом итераций F. Поэтому возможно возникновение ситуации, когда пакет декодирован правильно после k-ой итерации (k<F), однако процесс декодирования продолжается. В этом случае происходит выполнение лишних (F-k) итераций, что приводит к увеличению времени задержки декодирования, вследствие этого пропускная способность канала радиосвязи снижается.

Цель изобретения - повышение пропускной способности канала радиосвязи.

Для реализации поставленной цели в способе передачи информации, на передающей стороне включающем формирование пакета данных из служебной и пользовательской информации, кодирование пакета данных турбокодом и передачу получателю через канал радиосвязи, на приемной стороне включающем выполнение итеративного декодирования турбокода, при этом заранее определено максимальное число итераций декодирования, в случае, если пакет данных принят правильно - передачу принятой информации пользователю, а в случае, если пакет данных принят неправильно - осуществление отправки на передающую сторону отрицательной квитанции для повторной передачи пакета, согласно изобретению устанавливают значение контролируемых служебных полей, не зависящее от пользовательской информации, и сохраняют его в системе радиосвязи как контрольное значение, на передающей стороне при формировании пакета данных заполняют контролируемые служебные поля в соответствии с ранее сохраненным контрольным значением, на приемной стороне после каждой итерации декодирования турбокода из полученного значения декодированного пакета данных выделяют контролируемые служебные поля и сравнивают их значение с ранее сохраненным контрольным значением, в случае совпадения значения принятых контролируемых служебных полей с контрольным значением делают заключение, что пакет данных принят правильно и на передающую сторону отправляют положительную квитанцию, а если при выполнении максимального числа итераций декодирования значение принятых контролируемых служебных полей так и не совпало с контрольным значением, то делают заключение, что пакет данных принят неправильно.

Предлагаемый способ передачи информации заключается в следующем.

Известно, что типовой пакет данных для передачи информации содержит служебную информацию, содержащую служебные поля, необходимые для правильного функционирования системы радиосвязи, и пользовательскую информацию. Количество и назначение служебных полей, а также длина пользовательской информации зависит от протокола, который используется в системе радиосвязи. Служебные поля по своему типу делятся на служебные поля, значение которых зависит от пользовательской информации (контрольная сумма, длина пакета и т.д.), и служебные поля, значение которых зависит от топологии системы радиосвязи, но не зависит от пользовательской информации (такие, как адрес отправителя, адрес получателя, длина заголовка, версия протокола и т.д.). Служебные поля, значение которых не зависит от пользовательской информации, можно использовать в качестве контролируемых служебных полей для контроля правильности принятия пакета данных.

В предлагаемом способе устанавливается значение контролируемых служебных полей, которое не должно зависеть от пользовательской информации, и сохраняется в системе радиосвязи как контрольное значение.

В процессе радиообмена на передающей стороне формируется пакет данных из служебной и пользовательской информации. При этом служебная информация должна содержать контролируемые служебные поля, заполненные в соответствии с ранее сохраненным контрольным значением, известным на передающей стороне.

Затем сформированный пакет данных кодируется турбокодом и передается получателю через канал радиосвязи.

На приемной стороне выполняется итеративное декодирование турбокода полученного пакета данных. После каждой итерации декодирования турбокода из полученного значения декодированного пакета данных выделяются контролируемые служебные поля, и их значение сравнивается с ранее сохраненным контрольным значением, известным на приемной стороне.

Если после очередной итерации декодирования значение принятых контролируемых служебных полей совпало с контрольным значением, то делается заключение, что пакет данных принят правильно, а значит, и содержащаяся в нем пользовательская информация, принята правильно. В этом случае принятая информация передается пользователю, а на передающую сторону отправляется положительная квитанция (АСК).

Если при выполнении максимального числа итераций декодирования значение принятых контролируемых служебных полей так и не совпало с контрольным значением, то делается заключение, что пакет данных принят неправильно. В этом случае на передающую сторону отправляется отрицательная квитанция (NAK) для повторной передачи пакета данных. Причем максимальное число итераций декодирования заранее определяется и сохраняется на приемной стороне. Выбор максимального числа итераций определяется качеством канала, мощностью передатчика и т.п. В результате исследований, приведенных в [2], установлено, что после двенадцати итераций увеличение надежности декодированных битов становится достаточно малым, поэтому более двенадцати итераций декодирования проводить нецелесообразно.

Таким образом, итеративное декодирование полученного пакета данных выполняется до тех пор, пока пакет данных не будет принят правильно, или пока не будут выполнены все итерации.

Рассмотрим работу предлагаемого способа на примере передачи IP пакета. Описание служебной информации IP пакета приведено в [1]. Служебная информация IP пакета содержит поля "IP адрес получателя" и "IP адрес отправителя", которые имеют одинаковую длину (32 бита) и фиксированное смещение (96 и 128 бит соответственно) от начала пакета и, следовательно, могут быть приняты в качестве контролируемых служебных полей. В частном случае, когда информация передается от одного абонента к другому (в случае топологии сети "точка-точка"), у всех пакетов, получаемых приемной стороной, адрес отправителя и адрес получателя всегда один и тот же и известен на приемной стороне. Для упрощения рассмотрения возьмем в качестве контролируемого одно из этих полей. Известно, что в каналах без памяти каждый символ принимается независимо от других, следовательно, вероятность того, что шум выдает либо логич. "0", либо логич. "1" равна 0,5. Если предположить, что значение IP адреса отправителя или получателя может состоять из любого сочетания нулей и единиц, то вероятность того, что шумы сформируют правильный адрес отправителя (32 бита) или адрес получателя (32 бита) равна (0,5)³²≈2·10^-10 (согласно [3]), то есть даже в упрощенном случае это величина очень маленькая. Из этого следует, что если адрес отправителя или адрес получателя совпали с контрольным значением, то можно с высокой степенью достоверности предполагать, что пакет данных, а следовательно, и содержащаяся в нем пользовательская информация приняты правильно. Очевидно, что от размера контролируемых служебных полей зависит степень оценки достоверности вынесения решения о правильности принятия пакета данных.

Таким образом, в предлагаемом способе передачи информации пропускная способность канала радиосвязи повышается за счет того, что решение о правильности принятия пакета данных принимается без использования дополнительного кода для обнаружения ошибок.

Кроме того, в предлагаемом способе исключается возможность выполнения лишних итераций декодирования, когда пакет данных уже принят, что приводит к сокращению времени декодирования и, следовательно, к повышению пропускной способности канала радиосвязи.

Источники информации

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2002. - С.385.

2. Панько С.П., Югай В.В. Турбокодирование // Успехи современной радиоэлектроники. - М.: Радиотехника, 2004. - №2. - С.3-15.

3. Боровков А. Курс теории вероятностей. - М.: Наука, 1972. - С.32.

Способ передачи информации, на передающей стороне включающий формирование пакета данных из служебной и пользовательской информации, кодирование пакета данных турбокодом и передачу получателю через канал радиосвязи, на приемной стороне включающий выполнение итеративного декодирования турбокода, при этом заранее определено максимальное число итераций декодирования, в случае, если пакет данных принят правильно - передачу принятой информации пользователю, а в случае, если пакет данных принят неправильно - осуществление отправки на передающую сторону отрицательной квитанции для повторной передачи пакета, отличающийся тем, что устанавливают значение контролируемых служебных полей, не зависящее от пользовательской информации, и сохраняют его в системе радиосвязи как контрольное значение, на передающей стороне при формировании пакета данных заполняют контролируемые служебные поля в соответствии с ранее сохраненным контрольным значением, на приемной стороне после каждой итерации декодирования турбокода из полученного значения декодированного пакета данных выделяют контролируемые служебный поля и сравнивают их значение с ранее сохраненным контрольным значением, в случае совпадения значения принятых контролируемых служебных полей с контрольным значением делают заключение, что пакет данных принят правильно и на передающую сторону отправляют положительную квитанцию, а если при выполнении максимального числа итераций декодирования значение принятых контролируемых служебных полей так и не совпало с контрольным значением, то делают заключение, что пакет данных принят неправильно.