Método de codificación de corrección de errores, método de decodificación y dispositivos asociados.

Método (100) de codificación de corrección de errores para codificar en serie datos (30) digitales de origen,

que tienen la forma de una trama (102), en el cual dichos datos pueden estar clasificados en N clases, siendo N un número entero igual a al menos 2, caracterizado por que comprende:

- un primer paso (1101) de codificación de convolución sistemática recursiva de los datos de la clase 1 (1021);

- una implementación de los siguientes pasos, para cada n desde 1 hasta M, donde M es un número entero positivo igual o menor que N-1:

- mezclado n-ésimo (108n+1) de un conjunto formado por los datos de la clase n+1 (102n+1), los datos sistemáticos y los datos de paridad de un paso de codificación anterior;

- codificación (n+1)-ésima (110n+1) de convolución sistemática recursiva de datos formados por el resultado del mezclado n-ésimo

Método de codificación de corrección de errores, método de decodificación y dispositivos asociados Campo Técnico

La presente invención se refiere a un método de codificación de corrección de errores.

La invención también se refiere a un método de decodificación adaptado para decodificar datos que han sido codificados usando el método de codificación de corrección de errores de acuerdo con la invención.

La invención también se refiere a un dispositivo de codificación para implementar el método de codificación de corrección de errores de acuerdo con la invención, así como a un dispositivo de decodificación para implementar el método de decodificación de acuerdo con la invención.

El campo de la invención es el de la codificación de datos digitales, para ser transmitidos en particular en presencia de un ruido de transmisión, y el de la decodificación de dichos datos digitales después de la transmisión.

Más en concreto, pero de una manera no limitativa, la invención se refiere al campo de la optimización de la transmisión de datos digitales, por ejemplo a través de una red de radio de banda ancha.

Estado de la técnica anterior

En telecomunicaciones, los métodos de codificación de corrección de errores (también llamados Corrección de Error hacia Delante (FEC)) se usan para proteger datos denominados de origen que se quieren transmitir, de errores que procederán de la transmisión. Para hacer esto, se añade redundancia a los datos de origen para permitir al destinatario detectar y corregir parte de los errores.

La codificación de corrección de errores va seguida por una modulación para transmisión, que es por lo que generalmente se usa el esquema de modulación y codificación (MCS) para designar tanto a la codificación de corrección de errores como a la modulación.

En la técnica anterior se conoce un método de codificación de corrección de errores denominado comúnmente "turbo código". Este es un método de codificación de corrección de errores, que implementa en paralelo al menos dos pasos independientes de codificación de convolución sistemática de todos los datos a codificar, y al menos un paso de entrelazado en el tiempo que modifica el orden para tener en cuenta datos para cada uno de los pasos de codificación. Por ejemplo en la patente francesa FR2675971 se presentan turbocódigos. La decodificación implementa un algoritmo de decodificación iterativo basado en el algoritmo de Bahl, Cocke, Jelinek y Raviv y una búsqueda de máximo a posteriori.

La técnica anterior más similar es "Turbodecodificación con protección de error desigual aplicada a la codificación de habla GSM" (F. Burkert et al, 1996).

Sin embargo, un inconveniente de los turbocódigos es que todos los datos de origen están protegidos por igual.

Los códigos UEP (Protección de Error Desigual), nacidos con la tecnología GSM, proporcionan una respuesta a este inconveniente al permitir que los datos digitales de una trama sean agrupados en diferentes clases dependiendo de su importancia, y que cada clase sea protegida dependiendo de su nivel de prioridad (se asigna un nivel de prioridad mayor cuanto más importante es el dato).

Este principio permite optimizar los recursos de transmisión así como el ancho de banda de la frecuencia.

Un inconveniente conocido de los códigos UEP es que cada clase se procesa por separado. En primer lugar se separan las diferentes clases, y a continuación estas clases se codifican de manera independiente. Los datos codificados de cada clase se modulan entonces por separado. De esta manera, después de la transmisión, los datos de una misma trama no están correlacionados. Esto supone una pérdida de recursos porque existe por ejemplo necesidad de:

cabeceras adicionales (es decir, datos adicionales usados para definir un paquete de datos, por ejemplo los datos de una clase en caso de que las diferentes clases se procesen de manera independiente), y

procesamientos adicionales para resincronizar los datos de diferentes clases de una misma trama después de la transmisión.

Además, estos pasos de resincronización generan retardos de recepción.

Esta pérdida de recursos va contra la demanda actual de una mayor velocidad de transmisión, una mayor capacidad de red y un menor retardo de transmisión.

Un propósito de la presente invención es proporcionar métodos y dispositivos de codificación/decodificación de corrección de errores que no tengan los inconvenientes de la técnica anterior.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar métodos y dispositivos de codificación/decodificación de corrección de errores que minimicen los retardos de transmisión y recepción, en particular para aplicaciones tales como transmisión de sonido o de vídeo.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar métodos y dispositivos de codificación/decodificación de corrección de errores que consuman menos recursos que los métodos y dispositivos de la técnica anterior.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar métodos y dispositivos de codificación/decodificación de corrección de errores que requieran menores velocidades de transmisión que los métodos y dispositivos de la técnica anterior.

Por último, un propósito de la presente invención es proporcionar métodos y dispositivos de codificación/decodificación de corrección de errores que requieran menor capacidad de red que los métodos y dispositivos de la técnica anterior.

Descripción de la Invención

La invención permite lograr al menos uno de estos propósitos mediante un método de codificación de corrección de errores para codificar en serie datos digitales denominados de origen, que tienen forma de trama, donde dichos datos pueden estar clasificados en N clases, siendo N un número entero al menos igual a 2.

El método de codificación de acuerdo con la invención comprende:

un primer paso de codificación de convolución sistemática recursiva de los datos de la clase 1;

una implementación de los siguientes pasos, para cada n desde 1 hasta M, donde M es un número entero positivo igual o menor que N-1:

-mezclado n-ésimo de un conjunto formado por los datos de la clase n+1, los datos sistemáticos y los datos de paridad procedentes de un paso de codificación anterior;

-codificación (n+1)-ésima de convolución sistemática recursiva de datos formados por el resultado del mezclado n-ésimo.

También se pueden proporcionar varios pasos de codificación intermedios de los mismos datos antes de añadir nueva información a codificar.

Por lo tanto, se trata de un mezclado n-ésimo de un conjunto formado por datos de la clase n+1, datos sistemáticos y datos de paridad procedentes de un paso de codificación anterior porque

el paso de codificación anterior puede ser el paso n de codificación;

el paso de codificación anterior puede ser un paso de codificación intermedio.

Los términos "dato de paridad" y "dato sistemático" son términos relacionados con los códigos de convolución sistemáticos recursivos, y son conocidos por las personas con experiencia en la técnica.

A lo largo del texto, los datos sistemáticos y los datos de paridad pueden comprender bits de cola.

Estos datos corresponden a las dos salidas de un código de convolución sistemático recursivo.

Los datos sistemáticos y los datos de paridad de un paso de codificación forman los datos codificados por dicho paso de codificación.

Preferiblemente, el dato sistemático es idéntico al dato a codificar, mientras que el dato de paridad puede corresponder a al menos un dato de redundancia.

Ventajosamente, la invención permite añadir nueva información a codificar, antes de algunos de los pasos de codificación.

De esta manera, se realiza un método de codificación de corrección de errores de tipo UEP, es decir, con una protección no uniforme, donde cada clase se puede beneficiar de una protección diferente con respecto a errores que se producen en particular durante la transmisión sobre un canal.

La invención adopta el principio general de los turbocódigos, dado que existen pasos de codificación y pasos de mezclado sucesivos con vistas a una mayor codificación de los mismos datos. Sin embargo, el esquema conocido se ha modificado para producir un esquema de codificación en el cual diferentes datos digitales de origen de una misma trama estén más o menos protegidos.

La diferente protección proviene de un número diferente de información (o datos codificados) de redundancia, en función del número de veces que han sido codificados los... [Seguir leyendo]

1. Método (1) de codificación de corrección de errores para codificar en serie datos (3) digitales de origen, que tienen la forma de una trama (12), en el cual dichos datos pueden estar clasificados en N clases, siendo N un número entero igual a al menos 2, caracterizado por que comprende:

- un primer paso (11i) de codificación de convolución sistemática recursiva de los datos de la clase 1

(12i);

- una implementación de los siguientes pasos, para cada n desde 1 hasta M, donde M es un número entero positivo igual o menor que N-1:

mezclado n-ésimo (18n+i) de un conjunto formado por los datos de la clase n+1 (12n+i), los datos sistemáticos y los datos de paridad de un paso de codificación anterior;

codificación (n+1)-éslma (11n+i) de convolución sistemática recursiva de datos formados por el resultado del mezclado n-ésimo.

2. El método (1) de codificación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se asigna un nivel de prioridad a cada una de las clases (12i, 122, 123, 12¡), ordenándose las clases 1 a N en orden decreciente de sus niveles de prioridad.

3. El método (1) de codificación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que cada paso (18n+i) de mezclado consiste en un entrelazado.

4. Dispositivo de codificación para ¡mplementar el método (1) de codificación de corrección de errores en serie de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, capaz de codificar datos (3) digitales de origen que tengan la forma de una trama (12), donde dichos datos pueden estar clasificados en N clases (12i, 122, 123, 12¡), siendo N un número entero definido para que sea Igual a al menos 2, y caracterizado por que comprende:

- un primer módulo de codificación de convolución sistemático recursivo para la codificación de datos a codificar formados por los datos de la clase 1 (12i); y

- y hacer que n vaya desde 1 hasta M, donde M es un número entero positivo Igual o menor que N-1, M conjuntos formados cada uno por un mezclador n-ésimo seguido por un módulo (n+1)-ésimo de codificación de convolución sistemático recursivo, estando el mezclador n-ésimo diseñado para recibir los datos de la clase n+1 (12n+i), los datos sistemáticos y los datos de paridad de un módulo de codificación anterior, y estando el (n+1)-éslmo módulo de codificación diseñado para la codificación de datos a codificar formados por la salida del mezclador n-ésimo.

5. Método (5) para decodificar datos digitales, caracterizado por que está diseñado para decodificar datos digitales codificados en conformidad con un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a

3.

6. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que para cualquier j, k, I entre M+1 y 1:

- cada paso j-ésimo (11j) de codificación del método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 corresponde a un paso j (51j) de decodificación, adaptado para decodificar datos codificados producidos en el paso j-ésimo de codificación;

- al final de cada paso j de decodificación, se obtienen por un lado datos denominados "blandos" para una evaluación de los datos de la clase j, y se obtienen por otro lado datos extrínsecos;

y caracterizado por que se implementan los siguientes pasos:

- decodificación k; y a continuación

- decodificación 11 k en función de al menos un dato extrínseco proporcionado por al menos otro paso de decodificación, usado como un dato a priori.

7. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que para cualquier j entre M+1 y 2, el método comprende además después de cada paso j de decodificación, las siguientes operaciones:

- desmultiplexado j (514j) de los datos extrínsecos obtenidos en el paso j de decodificación, para separar datos relacionados con datos de paridad de datos denominados útiles relacionados con datos sistemáticos,

- desenredado j-1 (512j) de dichos datos útiles, realizando el desenredado j-1 una función inversa a la función implementada en el paso j-1 de mezclado (18j), para proporcionar datos desenredados;

- desmultiplexado de los datos desenredados para separar datos a priori relacionados con la clase j denominados datos extraídos de datos a priori relacionados con las clases 1 a j-1 denominados datos a priori útiles;

- proporcionar datos a priori útiles para que sean usados en el paso j-1 de decodificación.

8. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado por que para cualquier j entre M+1 y 2, después de cada paso j de decodificación, el método comprende además las siguientes operaciones:

- desenredado j-1 (516i) de los datos blandos obtenidos, realizando el desenredado j-1 una función inversa a la función implementada en el paso j-1 de mezclado (18j), para proporcionar datos blandos desenredados;

- desmultiplexado de los datos blandos desenredados para separar datos blandos relacionados con la clase j denominados datos blandos extraídos de datos blandos relacionados con las clases 1 a j-1.

9. El método (5) de decodificación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que al menos un paso j de decodlficaclón (51j_i) se repite al menos una vez, en función de datos a priori correspondientes a datos extrínsecos proporcionados por al menos un paso de decodificación de los datos de otra clase.

1. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que para j entre M+1 y 2 y t estrictamente menor que j, el paso j de decodlflcación (51j) se repite en función de datos a priori obtenidos en los pasos de decodificación t a j-1.

11. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque paraj entre M y 1 y t estrictamente mayor que j, el paso j de decodificación (51j) se repite en función de datos a priori obtenidos en los pasos de decodificación t a j+1.

12. El método (5) de decodificación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que una fase de decodificación comprende los siguientes pasos:

- el paso M+1 de decodificación (51m+i) se repite en función de datos a priori obtenidos en los pasos 1 a M de decodificación;

los pasos M a 1 de decodificación se repiten usando datos a priori correspondientes a datos extrínsecos proporcionados por el paso de decodificación anterior, de tal manera que los pasos de decodificación M+1 a 1 (51m+i^i) constituyen una fase de decodificación;

y caracterizado por que la fase de decodificación se repite al menos una vez.

13. Dispositivo de decodificación caracterizado por que está adaptado para implementar el método (5) de decodificación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, comprendiendo dicho dispositivo M+1 módulos de decodificación, siendo capaz cada módulo j de decodificación de decodificar datos codificados producidos en el paso j-ésimo de codificación (11 Oj) del método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, y proporcionando cada módulo j de decodificación datos extrínsecos que pueden ser usados como datos a priori por otro módulo de decodificación, y al menos un dato "blando" para una evaluación de la clase j.

14. Producto de programa informático que comprende Instrucciones para realizar los pasos del método de codificación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, cuando se ejecuta en un dispositivo Informático.

15. Producto de programa informático que comprende Instrucciones para realizar los pasos del método de decodlficaclón de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, cuando se ejecuta en un dispositivo Informático.