CN103138880B - 编解码方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编码方法，该方法包括：对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验，并对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面；以及传送具有所述码序监督码元和位序监督码元的码组。

Description

编解码方法和设备

技术领域

本发明涉及信息编码领域，具体地，涉及一种编解码方法和设备。

背景技术

数字信号在传输过程中需要用信道编码来降低误码率，以提高数字通信的可靠性。目前广泛使用的主要为汉明(Hamming)码。汉明码是由汉明于1950年提出的，具有纠正一位错误能力的线性分组码。汉明码编码的主要算法是如何根据信息位数k，求出纠正一个错误的监督矩阵H，然后根据H求出信息位所对应的码字。

与其他的错误校验码类似，汉明码也利用了奇偶校验位的概念，通过在数据位后面增加一些比特，可以验证数据的有效性。利用一个以上的校验位，汉明码不仅可以验证数据是否有效，还能在数据出错的情况下指明错误位置。

虽然汉明码在实际中得到广泛应用，但在中低端应用场合(例如低端单片机，如C51系列)，由于内存和速度的限制，无论是编译码的速度还是效率都不能满足实时性场合的应用(例如实时性射频通信)。因此，单一的编码纠错算法并不能完全满足这些需求。

发明内容

本发明的目的是针对单一的编码纠错算法不能满足不同数据通信应用场合的问题，提供一种适于大量数据传输、通信信道的干扰较大情况下的快速的编解码方法和设备。

为实现上述目的，提供了一种编码方法，该方法包括：对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验，并对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面。

本发明还提供了一种编码设备，该设备包括：第一异或运算单元，用于对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；排序单元，用于对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；奇偶校验单元，用于对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；第二异或运算单元，用于对所述奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及所述排序单元还用于将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面。

本发明还提供了一种解码方法，该方法包括：接收上述的码组；对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错。

本发明还提供了一种解码设备，该设备包括：接收单元，用于接收上述的码组；第一异或运算单元，用于对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；奇偶校验单元，用于对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；第二异或运算单元，用于对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及判断单元，用于根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错。

通过上述技术方案，与现有技术相比，编解码数据所占用的资源少，实现简单，且执行时间短。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是示例码组的结构示意图；

图2是根据本发明的实施方式的示例编码流程图；以及

图3是根据本发明的实施方式的示例解码流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本文中提到的码组可以是由多个码元组成的集合，也可以称为分组码。本文中提到的码元可以是指一定位数的数据集合。在本文中提到的信息码元可以指携带有效信息(数据)的码元。

在详细介绍本发明的要点之前，先简单介绍一些基本概念。

通常将一定位数的数据集合称为一个码元；将一定的码元组成的集合称为一组分组码(blockcode)或码组。在每组码组中包含携带有效信息的信息码元和一定比例的监督码元。监督码元用于仅监督本码组中的信息码元。码组一般用符号(n，k)表示，其中n是码组中码元的总个数，又称为码组的长度(码长)，k是码组中信息码元的数目，n-k＝r为码组中的监督码元的数目，或者称为监督码元数目，码组的结构如图1所示，图1中前k个码元为信息码元，后面附加r个监督码元。其中a₀到a_k-1为k个信息码元，r₀到r_r-1为r个监督码元。

在一个码组中，把码元顺序向后排序，那么a₀对应序号1，a₁对应序号2，依次类推，r_r-1对应序号n，将码组中各码元对应的序号简称码序。

在本申请中，监督码元可以分为码序监督码元和位序监督码元两种：码序监督码元用于确认错误信息码元所对应的码序；位序监督码元用于确认错误信息码元中的位序。位序监督码元的长度等于信息码元的长度。例如在以一个字节为一个码元的情况下，位序监督码为一个字节。码序监督码元的有效位长度根据码长来确定，如码组中码元的总个数≤2^N(N为码序监督码元的有效位数)；作为约定条件，在一个码组中码序监督码元永远作为最后的码元。

参照图2，根据本发明的一个实施方式，提供了一种编码方法，该方法包括：

对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；

对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；

对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验，并对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及

将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面；

该方法还可以包括传送具有所述码序监督码元和位序监督码元的码组。

所述排序可以是增序排序也可以是减序排序。本领域技术人员可以理解，这里码序的值不为0。

该方法公开的是对码组进行编码的方法。具体来说，在编码过程中，首先需要计算出位序监督码元，然后再计算出码序监督码元。

将码组内所有信息码元进行异或运算，就可以得到位序监督码元，以图1所述的码组为例，该码组的位序监督码元＝a₀^a₁^……^a_k-1(“^”代表异或运算符)。

计算码序监督码元则是通过将码组内信息码和位序监督码进行奇偶校验后，将校验结果为奇校验(或偶校验)的码元(包括信息码元和位序监督码元)的码序执行异或运算，其运算结果即为码序监督码元。

为了更好理解本发明，下面以典型的码元长度为8位(1个字节)，码组长度为16(即该码组包含16个码元)的编码方式为例。根据上述介绍的概念，位序监督码元等于码元的长度，即一个字节。将位序监督码元放在码序为15的位置，同时根据码序监督码元有效位数的定义可以知道码序监督码元使用4位长度，并且码序监督码元用于作为码组中的最后码元。在本示例中将码序监督码元放在码序为16的位置。这样在本示例的一个码组中最多可以携带14字节的信息码元。假如有如表1所示的一组数据需要编码，并具有如下排序(码序)。

表1

则将信息码元执行异或运算，有

位序监督码元＝

0x11^0x54^0x29^0x44^0x87^0x34^0x04^0xc1^0x33^0x0f^0xea^0xf9^0x1b^0x29＝0x43

将位序监督码元添加到最后一个信息码元(序号14的码元)的后面(即，具有码序15)。

将表1中的信息码元和计算出的位序监督码元进行奇偶校验，并将校验结果为奇校验(或者偶校验)的码元的码序进行异或运算：

码序监督码元＝2^3^6^7^8^11^14^15＝0x02

将得到的码序监督码元添加到位序监督码元后面(即，具有码序16)。根据本发明的方法经过编码后的码组如表2所示

表2

0x11

0x54

0x29

0x44

0x87

0x34

0x04

0xc1

0x33

0x0f

0xea

0xf9

0x1b

0x29

0x43

0X02

图2是根据本发明的实施方式的示例编码流程图。在开始编码时，位序监督码元的初始值BitChk＝0，码序监督码元的初始值ByteChk＝0。对码组中的信息码元进行异或运算，可以得到位序监督码元。对信息码元进行奇偶校验，选择校验结果为奇校验(或偶校验)的信息码元的码序进行异或运算。位序监督码元存入信息码元之后(即，添加到最后一个信息码元的后面)，对位序监督码元进行奇偶校验，并选择校验结果为奇校验(或偶校验)的位序监督码元的码序进行异或运算，最后将信息码元码序异或运算的结果与位序监督码元码序异或运算的结果进行异或运算，以得到码序监督码元。将码序监督码元存入位序监督码元的之后，即添加到最后一个位序监督码元的后面。

相应地，根据本发明的实施方式，还提供了用于执行上述编码方法的编码设备，该设备可以包括：

第一异或运算单元，用于对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；

排序单元，用于对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；

奇偶校验单元，用于对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

第二异或运算单元，用于对所述奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及

所述排序单元还用于将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面。

优选地，该设备还包括传送单元，用于传送具有所述码序监督码元和位序监督码元的所述码组。

相应地，本发明还提出了解码方法。参考图3，根据本发明的一个实施方式，提供了一种解码方法，该方法包括：

接收上述的码组；

对所述码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；

对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及

根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错。

其中如果所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息都为零，则判断所述码组没有出现错误；

如果所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零，则判断所述码组出现错误。

其中在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，根据所述码序错误指示信息来确定所述码组中的错误信息码元，以及根据所述位序错误指示信息来确定该错误信息码元中的错误位。

优选地，该方法还包括：

如果满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数，则对所述错误信息码元进行纠错；以及

如果不满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数，说明发生多位错误，则丢弃所述码组。

解码过程是编码过程的反过程，在解码过程中，首先需要计算出位序错误指示信息，然后计算出码序错误指示信息。位序错误信息用于指示错误发生时的错误码元中的错误位序，码序错误指示信息用于指示错误发生时码组中错误码元的码序。

为更好地解释本发明的解码原理，还是以表2中示出的码组为例，根据上述方法，可以得知：

位序错误指示信息

＝0x11^0x54^0x29^0x44^0x87^0x34^0x04^0xc1^0x33^0x0f^0xea^0xf9^0x1b^0x29^0x43＝0

码序错误指示信息＝2^3^6^7^8^11^14^15^2＝0

从上面的结果可以看出，当在传输码组过程中没有出现传输错误时，位序错误指示信息和码序错误指示信息都为0。

由于位序监督码元是所有信息码元的异或运算的结果，那么当传输过程中如果发生错误，则位序错误指示信息将不再为0，其指示了错误码元的错误位。同样当某个码元发生错误时，码序错误指示信息也不为0，其指示了错误码元的码序。

当发生错误时，可以对码组进行纠错处理。可以根据位序错误指示信息和码序错误指示信息遵循表3中的处理规则：

表3

仍然以表2示出的码组为例，如果在传输过程中，该码组中的第一信息码发生错误，例如0x11变成0x10，那么接收到该码组后，首先获得位序错误指示信息：

位序错误指示信息

＝0x10^0x54^0x29^0x44^0x87^0x34^0x04^0xc1^0x33^0x0f^0xea^0xf9^0x1b^0x29^0x43＝0x01

再获得码序错误指示信息：

码序错误指示信息＝1^2^3^6^7^8^11^14^15^2＝1(注意，此处第一个信息码元由于出错其奇偶校验结果为奇校验)

从上面的结果中可以看到，数据传输过程中发生错误，位序错误指示信息得到错误位在码元的第0位，码序错误指示信息得到错误位在第1个码元。这样可以定位错误所在位置，并进行纠错处理。纠错采用的方法可以采用本领域常用的纠错方法，这里不多做赘述。

如果出现表3以外的错误情况，则说明发生多位错误，纠错不能实现，整个码组将被丢弃。

图3是根据本发明的实施方式的示例解码流程图。如图3所示，位序错误指示信息和码序错误指示信息的初始值都为0。对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息。对信息码元进行奇偶校验，并将校验结果为奇校验(或偶校验，这里校验结果的选择与编码中所选择的相同，例如在编码过程中选择的是奇校验，则在解码过程中也选择奇校验)的信息码元的码序进行异或运算。对位序监督码元进行奇偶校验，并将校验结果为奇校验(或偶校验)的位序监督码元的码序进行异或运算，将信息码元码序异或运算结果与位序监督码元码序异或运算结果进行异或运算之后再与码序监督码元进行异或运算以得到码序错误指示信息。

如果码序错误指示信息和位序错误指示信息都为0，则说明接收的数据正常。如果位序错误指示信息有一位不为0且0＜码序错误指示信息＜所述码组中码元的个数，则根据码序错误指示信息和位序错误指示信息来纠正错误的数据。如果码序错误指示信息和位序错误指示信息不为0，且不满足上述条件，则说明数据不可纠正，将数据丢弃。

相应地，本发明还提供一种用于执行上述解码方法的解码设备，该设备可以包括：

接收单元，用于接收上述的码组；

第一异或运算单元，用于对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；

奇偶校验单元，用于对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

第二异或运算单元，用于对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及

判断单元，用于根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错。

其中，所述判断单元可以用于：

在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息都为零的情况下，判断所述码组没有出现错误；以及

在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，判断所述码组出现错误。

其中，在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，所述判断单元根据所述码序错误指示信息来确定所述码组中的错误信息码元，以及根据所述位序错误指示信息来确定该错误信息码元中的错误位。

该设备还可以包括纠错单元，用于：

在满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数的情况下，对所述错误信息码元进行纠错；以及

在不满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数的情况下，丢弃所述码组。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种编码方法，该方法包括：

对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；

对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；

对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验，并对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元的码序和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及

将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括传送具有所述码序监督码元和位序监督码元的所述码组。

3.一种编码设备，该设备包括：

第一异或运算单元，用于对码组内的信息码元进行异或运算，以得到位序监督码元；

排序单元，用于对码组中的信息码元和所述位序监督码元一起进行排序，由此每个信息码元具有唯一的码序，且所述位序监督码元具有为最后排序的码序；

奇偶校验单元，用于对所述信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

第二异或运算单元，用于对所述奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元的码序和位序监督码元的码序进行异或运算，以得到码序监督码元；以及

所述排序单元还用于将所述码序监督码元添加到所述位序监督码元的后面。

4.根据权利要求3所述的设备，该设备还包括传送单元，用于传送具有所述码序监督码元和位序监督码元的所述码组。

5.一种解码方法，该方法包括：

接收如权利要求1-2中任意一项所述的码组；

对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；

对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元的码序和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及

根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错；

其中如果所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息都为零，则判断所述码组没有出现错误；

如果所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零，则判断所述码组出现错误；

其中在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，根据所述码序错误指示信息来确定所述码组中的错误信息码元，以及根据所述位序错误指示信息来确定该错误信息码元中的错误位。

6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：

如果满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数，则对所述错误信息码元进行纠错；以及

如果不满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数，则丢弃所述码组。

7.一种解码设备，该设备包括：

接收单元，用于接收如权利要求1-2中任意一项所述的码组；

第一异或运算单元，用于对接收到的码组中的信息码元和位序监督码元进行异或运算，以得到位序错误指示信息；

奇偶校验单元，用于对码组中的信息码元和位序监督码元分别进行奇偶校验；

第二异或运算单元，用于对奇偶校验结果为奇校验和偶校验中的一者的信息码元的码序和位序监督码元的码序进行异或运算，再与码序监督码元进行异或运算，以得到码序错误指示信息；以及

判断单元，用于根据所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息判断所述码组是否出错；

其中，所述判断单元用于：

在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息都为零的情况下，判断所述码组没有出现错误；以及

在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，判断所述码组出现错误；

其中，在所述位序错误指示信息和所述码序错误指示信息中的至少一者不为零的情况下，所述判断单元根据所述码序错误指示信息来确定所述码组中的错误信息码元，以及根据所述位序错误指示信息来确定该错误信息码元中的错误位。

8.根据权利要求7所述的设备，该设备还包括纠错单元，用于：

在满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数的情况下，对所述错误信息码元进行纠错；以及

在不满足所述位序错误指示信息的值仅有一位不为零并且0＜码序错误指示信息的值＜所述码组中码元的个数的情况下，丢弃所述码组。