CN1145275C - 在跳频***中增强数据分组可靠性的数据终端和编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了在数据终端(110，160)中使用的技术，该技术用于编码和解码在跳频***的链路中发射的数据分组。在编码时，在信息部分和标识符的基础上使用预先确定的冗余校验码发生器生成发射冗余校验码，生成包括发射冗余校验码和信息部分而不包括标识符的数据分组。在解码时，确定所接收的数据分组的信息部分和所接收的冗余校验码，在信息部分和标识符的基础上使用预先确定的冗余校验码发生器生成计算后的冗余校验码，当所接收的冗余校验码和计算后的冗余校验码不匹配时拒绝信息部分。

Description

在跳频***中增强数据分组 可靠性的数据终端和编码方法
技术领域
本发明一般涉及用于跳频***中的传送数据的技术，具体涉及在这种***中提高吞吐量可靠性的编码技术。
背景技术
在跳频***中，两个数据终端设备在使用电磁辐射(典型地是无线电波)传递信息的链路上传送信息。信息作为从一个或多个数据分组形成的消息或呼叫发送。电磁辐射具有能承受离散频率变化的载波频率。在链路处于一种频率时，数据分组从发射终端发送到接收终端。它还被称为跳频。两个数据终端设备在时间和频率上预先确定离散频率变化，但对观察者或第三方数据终端设备来说它可能表现为随机的。对于预先确定，其意味着在出现载波频率变化时，接收数据终端包含允许接收数据终端内在地改变到发射数据终端的下一个载波频率的信息，而不从发射数据终端接收持续的频率变化信息。典型地，伪随机值发生器被用来生成改变载波频率的值的模式。伪随机值的模式从相对少量的定义值中可以预测到，定义值在接收数据终端内传送或预先确定。
在两个数据终端设备中，一个可以是固定终端，诸如蜂窝寻呼或蜂窝电话***中的基站，另一个可以是移动或便携式数据终端。在这种***中，固定终端能是用于多个链路的两个终端中的一个。在别的***中，链路主要或完全位于独立的两个终端之间。
在一些***中，特别是具有蜂窝模式中的固定终端的***，对于一个链路的频率变化与对于别的链路的频率变化进行调整，这样使两个链路之间的干扰达到最小。然而，在别的***中，没有这样的调整，干扰由具有公用频率的链路的相关信号强度控制。相关信号强度典型地在本质上是不同的(因为相对距离的原因)，同时使用公用频率典型地存在较低可靠性。这种情况存在于美国的仪器、科学和测量(ISM)频率带中，联邦通信委员会要求使用ISM带中的链路的设备在具有不同链路的终端之间不进行频率调整。
在没有经过调整的***中存在一个问题，并且在调整后的***中也偶尔地存在这个问题，那就是在链路使用公用频率时两个链路之间的干扰。当干扰链路实质上弱于被干扰数据终端的被干扰链路时，在跳频时干扰的效果典型地是少数几个比特误码或没有比特误码。为了提高由弱干扰和诸如点火噪声或衰退的其他类型信号干扰引起的性能，在各个跳频或分组中典型地包括传统的校正预先确定的最大数量的误码的正向纠错码。当在跳频中出现几个比特误码时，则将它们校正。这样避免了数据消息在数据终端之间通信时(例如当数据终端是包含文字与数字的终端时)数据分组的重新发送。然而，当误码的数量很大时，接收的误码不能由分组中的正向纠错码校正。在这种情况下，误码也可以由包括在各个跳频或分组中的冗余校验码检测。冗余校验码能确定分组中有误码，但不能确定误码的位置。
在这些情况下，当数据分组是从占支配作用的干扰链路中接收的时候，则被干扰的数据分组中的信息能完全由干扰数据分组中的信息代替，并且在接收的数据分组中将检测不到误码。在诸如移动电话的实时***中，有误码的分组通常被丢弃，并且使用从前面和后面的分组中得到的信息应用误码缓和来代替被丢弃的分组。然而，如果分组被完全代替而没有指示不能校正的误码，其结果是不能接受的错误的通话脉冲串。
发明内容
因此，需要在跳频***中用来检测压制了非干扰链路的强干扰链路的技术，并用经过了误码检验并接收为所需数据分组的干扰数据分组代替所需数据分组。该技术将不会给数据分组增加太大的长度。
根据本发明的目的，提供了一种用来对通信***链路中发射的数据分组进行编码的方法，包括在发射终端中的如下步骤：确定用来传输的数据分组的信息部分；使用预先确定的冗余校验码发生器，在数据分组的信息部分和链路的标识符的基础上生成发射冗余校验码，其中所述的标识符是链路标识和接收终端标识中的至少一个；生成包含发射冗余校验码和信息部分，但不包含标识符的数据分组。
本发明还提出了一种用来解码通信***中的链路中接收的数据分组的方法，包括在接收终端中的如下步骤：确定所接收的数据分组的信息部分和所接收的冗余校验码；使用预先确定的冗余校验码发生器，在信息部分和标识符的基础上生成计算冗余校验码，其中所述的标识符是链路标识和接收终端标识中的至少一个；当所接收的冗余校验码和计算冗余校验码不匹配时拒绝所述信息部分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种对通信***链路中发射的数据分组进行编码的数据终端，包括：处理器；以及用程序指令编程的存储器，它控制处理器用来：确定用于传输的数据分组的信息部分；使用预先确定的冗余校验码发生器，在信息部分和标识符的基础上生成计算冗余校验码，其中所述的标识符是链路标识和所述数据终端的标识中的至少一个；如果接收到的冗余校验码与计算冗余校验码不匹配，则拒绝所述信息部分。
附图说明
图1显示了根据本发明的优选实施例的在跳频***中形成链路的两个数据终端的框图。
图2显示了根据本发明的优选和五个可替代实施例的在两个数据终端的第一个终端中用来编码并发射数据分组的方法的流程图。
图3显示了根据本发明的优选和五个可替代实施例的在两个数据终端的第二个终端中用来解码并接收数据分组的方法的流程图。
具体实施方式
参见图1，根据本发明的优选实施例显示了第一数据终端110和第二数据终端160。第一数据终端110由控制器120、发射机130、接收机140和天线141组成。第二数据终端160由控制器170、同型的发射机130、同型的接收器140和同型的天线141组成。第一和第二数据终端110、160最好由摩托罗拉公司(位于Schaumburg，IL)制造的PAGEWRITER 2000TM型寻呼机修改。控制器120由处理器122和程序存储器124组成。控制器170由处理器122和程序存储器174组成。参见图2，正如下面将详细介绍的那样，根据本发明优选实施例，处理器122和程序存储器124、174是常规部件，除了程序存储器124用控制处理器122进行链路设置并编码数据分组的独特程序段编程，程序存储器174用控制处理器122进行链路设置并解码数据分组的独特程序指令段编程。
第一和第二数据终端110、160代表多种的数据终端，包括个人消息(messaging)设备，也可以称为选择呼叫无线机(radios)，用户单元和个人讯息(messaging)单元，它能接收并发射信息消息，并且根据本发明可以作为选择来使用。第一和第二数据终端110、160还代表无线调制解调器。第一和第二数据终端110、160的传输可以是无线电或别的诸如红外线之类的电磁辐射。
第一和第二数据终端110、160的一个或两个可代表一种在多个无线电通信***中使用的固定通信设备，诸如寻呼或蜂窝电话***的控制器和基站，或者桌面寻呼终端，或者用于家庭远距离电话装置的座机单元。尽管根据本发明优选实施，数据终端110具有存储器124中用来编码数据分组的特有的一组程序指令，数据终端160具有存储器174中用来解码数据分组的特有的一组程序指令，两个数据终端110、160可都具有两组程序指令，从而可双向改进数据分组可靠性。
参考图2和图3，根据本发明的优选实施例显示了在跳频***中用来传送数据的技术的流程图。图2显示了和编码以及发射在一个跳频中发射的数据分组相关的步骤，它在程序存储器124中的程序指令段的控制下由处理器122在第一数据终端110中进行，该数据分组是数据消息的一部分。在步骤205，链路的标识符在第一终端110和第二终端160之间的链路的设置时确定。标识符最好是第一终端110的身份(identity)，也可以是第二终端160的身份，也可以是第一终端110和第二终端160之间的链路的身份(它独立于第一终端110和第二终端160的身份)，并且可以是三个前面提到的身份中的任何两个或所有三个的组合。根据用作标识符的是哪一个身份，在设置过程中标识符可以由第一数据终端110发射到第二数据终端160，或者相反。标识符最好在能引起和第二终端160产生干扰的任何终端或链路的范围内是唯一的。来自足够大的范围内的整数的随机数对于链路标识符来说是充分可靠的。在步骤210，根据本发明的优选实施例，第一终端发射标识符，第二终端160接收标识符。在步骤215，设置对消息或呼叫的数据分组进行编码和发射的回路。图2中剩下的步骤是解码并发射一个数据分组的步骤。
在步骤220，确定数据消息的信息部分，它们足够小以至于能包含在一个数据分组中。信息部分最好是消息或呼叫的下一个未发送部分，具有N个或更少的字符或数字字节，其中N是各个分组中发射的字符或数字字节的数目。在步骤225，在步骤220确定的信息部分的基础上生成发射冗余校验码，链路的标识符被用来传送当前数据分组。“在……基础上生成”表示用生成冗余校验码的二进制逻辑功能(冗余校验码发生器)来转换信息部分和链路的标识符的组合，该组合是将在信息部分的比特和链路的标识符的组合形成为一个二进制值。使用预先确定的冗余校验码发生器生成发射冗余校验码，冗余校验码发生器最好是传统的冗余校验码发生器，它生成诸如循环冗余校验码的冗余校验码，本领域的技术人员将循环冗余校验码称为CRC-16。它是由发生器多项式g(x)＝1+x2+x15+x16定义的。别的冗余校验码可以同样很好地使用。
在步骤230，生成数据分组，它包括信息部分和冗余校验码，而不包括标识符。最好先发射信息部分，再发送发射冗余校验字符，但是使用相反顺序或交错顺序也可以。在步骤235，发射数据分组。
图3显示了和接收以及解码在一个跳频中发射的数据分组相关的步骤，它们是在程序存储器174中的程序指令段的控制下由处理器122在第二数据终端160中进行。在步骤305，在第一终端110和第二终端160之间的链路的设置过程中接收到链路的标识符。在步骤310，第二终端存储标识符。参考图2如上所述，标识符也可在链路的设置过程中从第二数据终端160发射到第一数据终端110。在步骤315，设置消息的数据分组被接收和解码的回路。图2中剩下的步骤是接收和解码一个数据分组的步骤。
在步骤320，接收包括所接收的信息部分和所接收的冗余校验码的数据分组。所接收的信息部分和所接收的冗余校验码和第一终端110发射的各个部分是一样的，但由链路的干扰或失真引起的误码除外。在步骤325，确定所接收的数据分组的信息部分。在步骤330，用来产生第一终端中的发射冗余校验码的同样的冗余校验码发生器被用来生成计算冗余校验码，它在步骤325确定的所接收信息部分和步骤310存储的链路的标识符的基础上计算得到。当在步骤335所计算的冗余校验码和所接收的冗余校验码匹配时，在步骤340接受没有误码并来自预期来源(第一终端110)的数据分组。当在步骤335所计算的冗余校验码和所接收的冗余校验码不匹配时，在步骤345拒绝数据分组。在实时语音通信***中，数据分组被减轻(mitigate)。在数据***中，由接收终端请求数据分组的重新发送。
根据本发明的优选实施例中介绍的那样使用冗余校验码提供了验证数据分组是否来自所需数据终端的可靠性的便利，而不将任何数据比特加到数据分组中来完成验证，并因此给跳频***提供了所需的极大改进，特别是对于没有经过调整的实时跳频***。该技术还对调整后的和非实时的数据通信***提供了改进。

Claims (17)

1.一种用来对被通过通信***链路从发射终端发射到接收终端的数据分组进行编码的方法，该方法包括如下步骤：
在设置期间确定所述链路的链路标识符，其中所述链路标识符是从所述链路标识和所述接收终端标识中的至少一个中导出的；
确定用来传输的数据分组的信息部分；
使用预先确定的冗余校验码发生器，在数据分组的信息部分和所述链路标识符的基础上生成发射冗余校验码；和
生成包含所述发射冗余校验码和所述信息部分的数据分组。
2.根据权利要求1的方法，其中，
在链路设置时确定所述标识符的步骤进一步包括
在设置期间接收来自所述接收终端的链路标识符。
3.根据权利要求1的方法，其中所述标识符是接收终端标识和链路标识的组合。
4.根据权利要求1的方法，其中所述标识符是接收终端标识、链路标识和发射终端标识的组合。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括发射数据分组的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其中生成发射冗余校验码包括如下步骤：
使用循环冗余校验码发生器。
7.根据权利要求1的方法，其中所述链路是跳频通信***中的链路。
8.一种用来解码在通信***中的链路中接收的数据分组的方法，该包括在接收终端中的如下步骤：
在设置期间确定所述链路的链路标识符，其中所述链路标识符是从所述链路标识和所述接收终端标识中的至少一个中导出的；
确定所接收的数据分组的信息部分和所接收的冗余校验码；
使用预先确定的冗余校验码发生器，在信息部分和标识符的基础上生成计算的冗余校验码；和
当所接收的冗余校验码和计算的冗余校验码不匹配时，拒绝所述信息部分。
9.根据权利要求8的方法，进一步包括如下步骤：
在链路设置期间确定所述标识符；和
在设置期间将所述标识符传送到所述发射终端，所述发射终端是数据分组的源。
10.根据权利要求8的方法，进一步包括如下步骤：
在链路设置期间从发射终端接收所述标识符，所述发射终端是数据分组的源。
11.根据权利要求8的方法，其中所述标识符是接收终端标识和链路标识的组合。
12.根据权利要求8的方法，其中所述标识符是接收终端标识、链路标识和发射终端标识的组合，所述发射终端是数据分组的源。
13.根据权利要求8的方法，进一步包括发射所述数据分组的步骤。
14.根据权利要求8的方法，其中生成计算的冗余校验码的步骤包括如下步骤：
使用循环冗余校验码发生器。
15.根据权利要求8的方法，其中所述链路是跳频通信***中的链路。
16.一种对通信***链路中发射的数据分组进行编码的数据终端，包括：
处理器；和
用程序指令编程的存储器，它控制处理器用来：
在设置期间确定所述链路的链路标识符，其中所述链路标识符是从所述链路标识和所述接收终端标识中的至少一个中导出的；
确定用于传输的数据分组的信息部分；
使用预先确定的冗余校验码发生器，在信息部分和所述标识符的基础上生成计算的冗余校验码；和
如果接收到的冗余校验码与计算的冗余校验码不匹配，则拒绝所述信息部分。
17.一种对通信***链路中发射的数据分组进行解码的数据终端，包括：
处理器；和
用程序指令编程的存储器，它控制处理器用来：
在设置期间确定所述链路的链路标识符，其中所述链路标识符是从所述链路标识和所述接收终端标识中的至少一个中导出的；
确定所述接收的数据分组的信息部分和接收的冗余校验码；
使用预先确定的冗余校验码发生器，在信息部分和所述标识符的基础上生成计算的冗余校验码；和
如果接收到的冗余校验码与计算的冗余校验码不匹配，则拒绝所述信息部分。
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