[发明专利]前向纠错（FEC）编码和流送

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2005年6月10日、其全部内容出于所有目的通过引用包 括于此的美国专利申请S/N.60/689,333的优先权且是其非临时申请。

技术领域

本发明一般涉及FEC编码，尤其涉及用于流送应用的FEC编码。

背景技术

近来，考虑在传输过程中使用FEC码来保护流送的媒体己成为常见惯例。当 在包网络上发送时，其中包网络的示例包括例如通过诸如3GPP、3GPP2及DVB 等小组标准化的因特网和无线网络，源流在其被生成或可用时被放于包中，并由此 包被用于以源流所生成或可用的顺序将其传送给接收机。在对这类情景的FEC码 典型应用中，FEC码被用来向包含源流的原始源包添加额外的修复包，并且这些 修复包具有这样的属性，即在发生源包丢失时可使用接收到的修复包来恢复所丢失 的源包中所含的数据。在其它示例中，可能发生部分包丢失，即接收机可能丢失包 的部分而接收到该包的其它部分，由此在这些示例中整个或部分接收到的修复包可 被用来恢复整个或部分丢失的源包。在又一实施例中，所发送的数据可能发生其它 类型的损坏，例如，一些位的值丢失，由此修复包可被用来纠正这些损坏并对源包 提供尽可能准确的恢复。在其它示例中，源流不一定是以离散的包来发送，而是可 能代之以例如连续位流来发送。

有许多可被用来提供对源流的保护的FEC码的示例。Reed-Solomon码是通信 系统中用于差错和删除(erasure)纠正的公知码。对于例如包数据网络上的删除纠 正，Reed-Solomon码的一种公知有效实现是使用Cauchy或Vandermonde矩阵，这 在以下文献中进行了描述：L.Rizzo，“Effective Erasure Codes for Reliable Computer Communication Protocols”，Computer Communication Review，27(2)：24-36(1997年 4月)(以下称为“Rizzo”)以及Bloemer等人，“An XOR-Based Erasure-Resilient Coding Scheme”，Technical ReportTR-95-48，International Computer Science Institute，Berkeley，Califomia(1995)(以下称为“XOR-Reed-Solomon”)。FEC 码的其它示例包括诸如分别在美国专利No.6,307,487(以下称为“Luby I”)和美 国公布的专利申请No.2003/0058958(以下称为“Shokrollahi I”)中描述的LDPC 码、连锁反应码及多级连锁反应码，出于所有目的将其包括于此。

对Reed-Solomon码的变体的FEC解码过程的示例在“Rizzo”和 “XOR-Reed-Solomon”中进行了描述。在这些示例中，一旦接收到足够的源和修 复数据包就应用解码。该解码过程可以是计算密集的，并且取决于可用的CPU资 源，相对于块中媒体所跨度的时间长度，这可能会花费相当的时间来完成。接收机 在计算从开始接收媒体流到媒体流的播放之间所需的延迟时必须将解码所需的时 间长度考虑在内。由于解码造成的该延迟被用户感知为从他们请求一特定媒体流到 开始回放之间的延迟。因此需要减小这种延迟。

在许多应用中，包被进一步细分为在其上应用FEC过程的码元。码元可具有 任意大小，但通常码元的大小至多等于包的大小。下文中，我们将包括编码块的码 元称作“源码元”，而将在FEC过程中生成的码元称为“编码码元”。对于一些 FEC码，特别是Reed-Solomon码，随着每个源块的编码码元的数目的增长，编码 和解码时间随之不切实际地增长。因此，实际上，对于每个源块所能生成的编码码 元的总数通常有一上边界，例如255。由于码元是被放于分开的包有效载荷中的， 所以这对源块编码的最大长度设了一实际的上边界，例如，如果包有效载荷至多为 1024字节，则经编码的源块至多可以为255KB(千字节)，当然这也是该源块自 身大小的上边界。

其它考虑因素，诸如能够足够快地将源块解码以跟上源流送的速率、将由FEC 解码所引入的解码等待最小化、以及在FEC解码期间的任意时间仅使用该接收设 备上可用CPU的一小部分等，都是问题。

因此，需要具有经过改进的过程和装置。

发明内容