[发明专利]用于编码信息对象的方法以及使用该方法的编码器

说明书

技术领域

本发明一般涉及数据编码和传输技术，并且可应用于无线通信系统和设备，特别涉及短程、基于声学的（acoustic-based）通信系统和设备。

背景技术

图1示出使用自动重复请求（ARQ）方案的传统双向通信系统中的对象传输。

在传统的通信系统中，发射机1将诸如文件或消息的信息对象分解为数据分组，并且通常使用某种类型的前向纠错（FEC）编码对每个分解后的分组进行编码。由发射机1编码的分组随后被调制，并且分组化的信息经由通信信道（例如声学信道）发送到接收机2。为了在通过低可靠性的通信介质时实现高可靠性的信息传输，传统的通信系统可使用ARQ协议。在这样的协议中，接收机2向发射机1发送确认消息以指示其已经正确地接收了数据分组。如果还没有正确接收到分组，则接收机2可向发射机1发送重传请求消息。可选地，如果在指定的超时之后还是没有来自接收机2的确认，则发射机1可尝试重传。

现代的ARQ协议的变体包括具有Chase合并（Chase combining）的ARQ和具有增量冗余的ARQ，它们不需要丢弃未成功接收的分组，而是请求补充分组（complementary packet）并且尝试合并接收机2中的几个未成功接收的分组。参见例如G.Caire和D.Tuninetti的The Throughput of Hybrid-ARQ protocols for the Gaussian collision channel，发表于2001年7月的IEEE Trans.On Inform.Theory，Vol.47,No.5，第1971-1988页。

但是，在所有基于ARQ的方案中，从发射机到接收机需要存在反馈通信路径，可用于发送确认消息或重传请求。然而，在一些应用中，由于多种限制因素较难实现反馈信道。在声学连通性应用中，例如，发射机可能不具备捕获声学信号的能力（例如，没有麦克风），或者接收机可能没有发声的能力，以及其他。在这种情况下，应该使用不依赖于反馈通信路径的存在的可替换的方案。特别地，可使用两种类型的方案。第一种类型方案为“轮播”（broadcast carousel）。例如，参见Paila,T.,Luby,M.,Lehtonen,R.,Roca,V.和R.Walsh的FLUTE-File Delivery over Unidirectional Transport.RFC 3926,2004年10月或ETSI TS 101 498,Digital Audio Broadcasting(DAB);Broadcast website。

图2示出使用轮播方案的传统单向通信系统中的对象传输。

在此方案中，原始消息（即信息对象）的分组借助于发射机3的发送以循环（loop）（不确定地）循环重复，并且每个分组具有其唯一的标识符（编号）。从发射机3发送到接收机4的循环分组流包括一串分组，诸如“…，分组1、分组2、分组3、分组1、分组2、分组3、分组1、分组2…”。

在可靠的通信信道中，接收机可以不管初始获取的时间而收集单个循环中的所有分组。如果信道中引入了错误，则接收机还是会收集所有数据，只不过通常需要等待几“轮”循环。随着信道条件变得恶劣，轮播的效率也越来越低。这是因为在该方案中，如果接收机错过连续的轮周期（cycle）中的相同分组，则它需要等待完整的周期才有下个机会。

更复杂的相关技术使用所谓的“数字喷泉码”（digital fountain codes）。这些码可从诸如里德-所罗门码的擦除码获取，或者也可更有效和灵活地由LubyTransform(LT)码或Raptor码实现。参见，例如，D.Mackay的Information Theory,Inference,and Learning Algorithms,Cambridge University Press,2005,Chapter 50.

图3示出使用数字喷泉码的传统通信系统中的对象传输。

在该编码方案中，发射机5发送由诸如里德-所罗门码、LT码或Raptor码的数字喷泉码生成的长串的唯一分组。当接收机6成功地接收到并收集到预定数目的分组时，发射机5可以解码整条消息（也就是，信息对象）。接收机6继续接收分组直到收集到最小数目的分组，然后进行重组。这种方案在具有分组丢失的信道中具有更高的效率。

与之不同的是，本发明提供了用于移动装置之间基于声学的连通性的系统。这种类型的信道已知具有很多挑战，诸如高背景噪音电平、失真以及不可预测和可变的信噪比。

发明内容

技术问题