在数据流中插入纠错码和重建数据流的装置和方法

专利名称：在数据流中插入纠错码和重建数据流的装置和方法
技术领域：
本发明涉及在数据流中插入纠错码和重建数据流的装置和方法，以及相应的产品。
背景技术：
连续传输多媒体、文件的技术，又称为“流式传输”，允许因特网冲浪者在传输期间实时地读取这些文件，而不必等到它们完全下载以后。为此，文件的数据通常被断续为小单元，以便以比临界容量小的小容量分组的形式，从服务器向客户输送。这个容量常表示为MTU_size，代表网络能输送的最大容量。它取决于两个方面，即设备或硬件地考虑，例如网络的实际情况(非同步传送方式，记为ATM；因特网协议或IP；无线通信，等等)，以及软件的考虑(构成网络的路由器)。
实际上，由于路由器(有不同的能力)和通信量(因特网传输控制协议或TCP；用户数据报协议或UDP……具有随时间可变的位速率)两者的复杂性，所以因特网受到局部阻塞，这尤其使分组的损失增加。
在涉及解码器的客户层次上，分组的损失引起它所接收的数据上的间断或若干个间断(在使用交错技术的的情况下)。解码器因此必须自行再同步于二进制序列(又称为位流)的特定字码上，例如图像头或再同步标记(如果它们存在的话)，如同按照MPEG4压缩标准发送的视频情况那样。后面的这些标记的附加增强了对差错的抵抗力(又称为差错弹性)，但增加了额外的吞吐量，也称为“开销”(约25个字节)。因此，编码效率降低，从而导致它的使用受到限制。
在下文中，措辞“再同步指示符”指的是插入数据流并用来进行同步(最好是在解码过程中)的指示符，它或者是流中的时间改变(如同图像首标那样)，或者在同一图像内同步(因而在同一时刻中，如同再同步标记那样)。
TCP协议使有可能通过有系统地再发送客户不知道的损失的分组，来补救分组损失的问题。但这个协议难以适应视频信号流式传输，因为它会引起不能接受的再传输滞后和图像抖动值。所以，优选UDP协议用于这种传输。
为保护UDP数据流而防止损失，广泛使用的技术是使用无返回路径的纠错码、或者FEC(表示前向纠错码)进行数据交错。这些FEC尤其可由奇偶校验码或里德一索罗蒙码(Reed-Solomon)组成。它们采用有可能重建损失的分组预定冗余等级。
这种纠错技术可区分为两种类型
基于交错的统一保护方法或ELP交错技术(ELP表示同等损失保护(Equal Lost Protection))，同等地保护每一数据分组。
基于交错的可变保护方法或ULP交错技术(ULP表示不同等的损失保护(Unequal Lost Protection))，根据分组的数据类型，对二进制序列的某些部分给予较其他部分更多的保护。
可变保护的另一种方法，被揭示在文件EP-A-0,936,772中，其描述一种音频编码器的ULP保护技术。根据该文的说明，按照差错敏感性，即这些数据中的差错对重建的音频数据的可察觉影响，把音频数据区分为n个有差错的等级。每一数据等级被指定一个不同的差错保护水平。例如，在每一数据分组中，可以区分立体声分离信号中涉及旁侧信道的比特和涉及中心信道的比特，或者相反，与预定频率范围有关的比特。
那种方法依赖于对音频信息流中各种比特的所属类别进行的精细区分，这种区分借助于分级符来实现，这些分级符能分类数据，并能定义差错保护配置文件。这个配置文件然后作为控制信息，被发送至接收机。
但是，对损失分组部分的重建结果是导致可利用的数据量比本来可期望的少。尤其是，当分组被重建而不是可能将它们正确地同步时，这些分组常常是不能使用的。为降低损失再同步指示符(例如图像头或再同步标记)的风险，可能应用ULP交错过程，而估且认可以高水平地保护这些指示符。但重建效率无论如何都是有限的，因为同步的分组链中的任何间断都会潜在地破坏接连的分组，直至下一个再同步指示符到来。
如文件EP-A-0,936,772中所描述的，借助于精确区分每一分组中数据的各种类型对可变保护的附加性应用将显著地增加实现的复杂性，而没有解决难点。

发明内容
本发明涉及一种在数据流中插入纠错码的装置，它能提高重建的效率，也就是与已知的ELP交错和ULP交错过程相比，能提高接收机使用的数据量。
本发明的装置能提供明显的改进效果，同时能提供精确的控制参数，从而能根据环境适应所采用的技术。它能以实现UDP流常用的流式传输技术的结构为基础，而不要求复杂的开发和复杂的执行过程。
本发明也涉及一种具有上述优点的插入方法和相应的数据流重建装置和方法。此外，它还应用于数字信号和计算机程序。
因此，本发明的主题是一种将纠错码插入在网络中作为分组发送的至少一段数据流中的装置。这些数据流的每一个都包括散布在流中的再同步指示符，而处于任意两个连续的再同步指示符之间的数据构成一个数据块。插入码的装置包括
确定单元，用于确定流中相继的数据段，
分配单元，用于为这些段的每一段分配一组纠错码，优选FEC码型，这些码组有取决于段的可变的容量。
根据本发明，插入装置也包括用来识别再同步指示符的单元，该用于确定数据段的单元通过对所述数据块进行划分来确定数据段，该分配单元被设计用于为任意两个连续的再同步指示符之间的码组指定减少的容量。
所表述的在任意两个连续的相关流的再同步指示符之间的码组容量“减少”(在下文中，分别称为上游和下游再同步指示符，两个“连续的”指示符是一个紧跟着另一个的指示符，也就是两者之间没有中间指示符)，意味着
与紧接着上游再同步指示符后面的段有关的码组容量，严格地大于与紧靠着下游再同步指示符前面的段有关的码组容量，
分别与处于上游和下游再同步指示符之间数据块连续的各段有关的码组的容量，是不增加的，因此，它或者是不变，或者是严格地减少。
因此，根据本发明，按照在数据流中的位置向数据上施加有可变的保护等级在处于两个连续的上游和下游再同步指示符之间的数据块中，分组越是靠近上游再同步指示符，它们就被保护得越好(“越好”也许意味着某些部分有稳定的保护等级)。这个实施例出乎意料地与已知的ULP交错型或其他可变保护的方法(例如文件EP-A-0,936,772)一种方法相反，在所述的方法中，保护等级依赖于数据类型)。
本发明的装置能考虑到分组的损失的破坏后果，这取决于它们相对于再同步指示符的位置。这在图1A和图1B中得到举例说明，它们图解表示数据流12中处于分别为上游RMi和下游RMi+1的两个再同步指示符之间的数据块B。在这些图中所表示的各个实体的维度，纯粹是例证性的。作为例子，块B被划分为四个连贯的数据段SM1，SM2，SM3，SM4。流12的其他块假定也以同样方式构成。
块B的最后一段SM4的损失(图1A)造成间断DIS-A，这对其他段SM1，SM2，SM3不是有害的。因此，可利用的数据有覆盖块B的主要部分的长度LA。另一方面，第二段SM2的损失(图1B)，造成间断DIS-B，也使后面跟随的块B的段SM3和SM4不能使用，因为在接收时，不可能正确地同步它们的内容。块B的有用数据因而减少到单独的一段SM1的长度LB，能正确解码的只有这一段。
因此，随着与上游再同步指示符(在这个例子中是标记RMi)的距离增加，而减少保护，看来是很有见识的。
本发明的装置除了它的上述出于意料之外，在总体上与传统方法的结果相反。尤其是，如上所述，保护数据的标准技术是基于数据分组的交错(ELP交错或ULP交错过程)，它使有可能明显降低有用信息和冗余信息的同时损失。但现在直截了当地把传统的ULP交错，应用作为分组的位置函数而变的FEC码的容量，不仅不会导致状态的改善，而且会变得更恶劣。
为举例说明，我们回到前面的例子(参考图1A和1B)，并考虑应用ELP交错过程(图2A)。四个数据段SM1…SM4具有相同的容量，并分别与也是相同容量的标示为FEC1…FEC4的FEC码组有关，规定序列Sj的每个都分别由与段SMj(为简单起见它们也标为SMj)有关的数据和有关的码组FECj(j＝1，2，3，或4)形成。这些序列Sj形成一个组G0，用于交错。为构成相同容量的分组P0，序列S1到S4的恒定容量部分被分别并置。
在按照块B各部分实施可变等级保护的ULP交错方案(图2B)中，在通过定义恒定容量的S’1…S’4而调换这个字段中的已知过程，从而构成一个组G’0。S’j的每一个都由与段SM’j(为简单起见也标示为SM’j)有关的数据和一组FEC码形成，FEC码标示为FEC’j，这些FEC’j码组的容量随着段SM’j相对于上游标记RMi的距离变远而减少。因此，第一组FEC’1有最大容量，第四组FEC’4有最小容量，第二和第三组FEC’2和FEC’3有中等容量。因此，与段SM’j相关的数据具有相反的行为。
此外，设块B是预定义的，这些段SM’j构成块的新的划分，所以它们的合计容量与ELP交错过程的段SMj的总容量相同。为了正确地比较ELP和ULP技术，两种情况下所采用的块B的FEC码总容量相同。实际上，只不过是把为第四段设计的保护的一部分转移至第一段。至于ELP交错过程，分组P’0是由四个序列S’1…S’4的各个恒定容量部分并置构成的。
可以证明，通过把标准规则应用于本发明的新颖概念而获得的ULP交错过程的效率与ELP交错过程比较起来，会导致效率的损失。特别是，分别以P2和P3表示块B中损失两个和三个分组的概率(P3＜P2)，LSMj和LSM’j分别表示段SMj和SM’j的容量
ELP交错与ULP交错过程相比较的统计增益由乘积P3×LSM’1给出，因为在损失三个分组而不是块B的所有段的事件中，第一个容量LSM’1被保留；
但是，统计损失由乘积P2×LSM4给出，因为在损失两个分组而不是保留块B的所有段的事件中，第四个容量LSM4被损失；
结果，余额等于(P3×LSM’1-P2×LSM4)，这个值是负的。
这个示例的发现能一般化，因为减少容量的上游段的较好保护是以增加容量的下游段的较差保护来补偿的，而分组的损失引起下游损失，它是不能以上游安全度量来补偿的。
所以，本发明的装置不仅出乎意料，而且是令人惊奇的，因为它与任何按已知方法探索这条途径的人看来似乎会变坏的情形相反。下面讲到的实施例和详细描述将使读者看到，本发明的装置与ELP交错过程相比较，还是能获得显著的利益的。
优选地，再同步指示符包括再同步标记和/或图像头。
在优选实施例形式中，插入装置也包括数据交错单元，它能确定数据序列的组并通过并置这些序列的部分而形成分组。
本发明的装置确实特别适合数据交错，如在很多惯用形式中那样，它能显著地降低有用信息和有关的冗余信息两者同时损失的风险(因此不可补救的损失的风险)，尽管上面陈述的结果也许导致有人反对。
但是，数据交错不是必要的，在不同实施例中，分组由数据顺序形成，确保每一段和每一组纠错码的容量大于分组的容量。能更简单一实施的这个变体，比使用交错而获得的效能要少一些。
在使用交错的实施例中，数据交错单元是这样，即每一序列由一段和与这一段有关的纠错码组成。对分组形成进行控制的概率因此而增强，它们的实施也更容易。
这样定义序列的实施例区分为两种特别有利的形式。根据交错的第一种形式，数据交错单元可以是这样的
对每一序列组来说，序列，段，码组，分组和序列部分，分别有恒定的容量，
与这个序列组有关的每一个分组分别由这个组的全部序列的部分并置而形成。
这个以独特形式表示的实施例能克服上述因难，并能把交错以及根据分组相对于再同步指示符的位置进行可变等级保护的优点综合起来。事实上可以看出，与ELP交错技术相比能获得显著改善的效率。下面解释这种解决方法的成功之处在用于交错的序列的每一组中，FEC码有恒定的容量。因此，分组的损失对这个组内的所有序列有同样的影响，这样，可避免有害地削弱对某个序列的保护。更为重要的是，取决于相对再同步指示符的位置的不同保护等级降低了由于缺少同步造成数据无用的风险，这个等级涉及序列的组。为简便起见，这个实施例将称为实行“成组保护”。
有利地，数据交错单元就是，对每一数据块来说，包含在包括至少一个与这个块有关的序列的所有序列组(其)中的段都具有恒定的容量。
这种结果是能较好地控制每一块中的保护等级，因为与这个块有关的每一序列组中的纠错码组的容量精确地表示了纠错码的比例。
根据交错的第二种形式，其中每一序列由段和有关的码组组成，数据交错单元可以是这样的
段，分组和部分分别具有恒定的容量，纠错码组和序列具有可变的容量，
序列组由至少两个序列子组构成，所述的子组分别与至少两个连续的数据块相关，
与序列的组有关的每一个分组，分别由这个组中各个序列的部分并置而形成。
这个实施例也构成交错的独特形式，其中序列的容量可变，同时在序列的每个组中有几个块的留量。它的成功是因为数据段容量的恒定性，尽管组内的纠错码组容量是可变的，也是因为将分组端部的结构从一个子组转移至下一个的潜力。为简便起见，这个实施例将称为实行“瞬时链接”。插入装置优选采用上述交错形式的两者。
另外，有利之处在于，数据交错单元是这样的至少一个序列组包含与几个相继的数据块有关的序列，并且，每个分组由与所有这些块有关的序列的部分并置而形成。这种交错方式可与上述第一或第二种形式联合。为简便起见，这个实施例将称为实行“瞬时交错”。
对插入装置特别有利的是，具有练习上面陈述的几种交错方式的能力，因为这样就能使交错策略随所考虑的数据流和网络特性而变。因此，在优选实施例中，块容量被划分为三个区段，分别定义为“小”、“中”、和“大”块。这些区段的界限的选择，特别地随分组的容量(依赖于网络的特性)，每个块的段数(尤其依赖于有关编码的解码的处理能力)，和所实行的保护等级而定。下面的交错过程与每一区段有关
大容量块第一交错形式(成组保护)，不用瞬时交错；
中等容量块第二交错形式(瞬时链接)，不用瞬时交错；
小容量块第一交错形式(成组保护)，带有瞬时交错。
这种实现方法，提供大容量负荷(有效载荷)的简易性，避免中等容量的瞬时交错，避免小容量的过分复杂的头。在各种不同的实现方法中，只有两个数据块容量区段而不用三个，即分别把它们与所述两种技术关联。有利的是，交错单元包括自动地随块的容量(也就是说随再同步指示符的周期)而选择交错过程的装置。
优选地，由于每一序列由段和有关的纠错码组成，插入装置也包括计算容量的单元，这个单元被设计用来计算与相应段有关的纠错码组的容量，作为网络的更新损失模型估算的函数，借助于在报告中得到的数据，按照RTCP(表示Real Time Control Protocol(实时控制协议))协议来做比较有利。
因此，能以特别有效的方式在处理中尤其是降低连贯的再同步指示符之间的保护等级的方案中利用码组的容量参数。
有利的是
插入装置也包括用于识别数据类型的单元，
用来确定数据段的单元能根据三种类型数据建立段，和
用来分配码的单元，被设计为对纠错码组的容量加权，作为与这些码组相应的段的数据类型的函数。
因此，通过与常用的ULP交错技术的联合，增强了过程的效率。实际上，这个实施例等于将与位置有关的可变保护过程单独地应用于每种数字类型。这些数据类型从下列压缩数字视频数据的元素中优选
I，P或B型图像；
头，运动矢量或纹理型区划实体；
和/或基础层(base layer)或任选增强层类型的层。
本发明也涉及一种将纠错码插入在网络上作为分组发送的至少一个数据流中的方法。所述每一数据流包括散布在这个流中的参考再同步指示符，而处于任何两个连续的再同步指示符之间的数据构成数据块。用于插入码的方法包括以下步骤
在流中确定连续的数据段，
向这些段的各段分配一组纠错码，这些码组具有依赖于段的可变容量。
根据本发明，插入方法也包括识别再同步指示符的步骤，通过对数据块进行区划而确定数据段，将逐渐减小的容量分配给处于连续的再同步指示符之间的码组。
这个方法的实现，优选地借助于根据本发明任一实施例的插入装置。
本发明还应用于涉及至少一个数据流的数字信号。这些数据流各包括散布在这个流中的参考再同步指示符，处于任何两个连续的再同步指示符之间的数据构成数据块。数字信号包括表示流中相继的数据段和分别被指定给各段的纠错码组的信息，这些码组有依赖于段的可变容量。
根据本发明，数据段形成数据块的区划，码组具有在任何两个连续的再同步指示符之间减少的容量。
这个数字信号的获得最好借助于根据本发明任一实施例的插入装置。
本发明也适合于从源于网络作为分组接收的数字信号，重建数据流的装置，这些数字信号包括表示流中的相继的数据段和分别被指定这些段的纠错码组的信息。重建装置包括
重建单元，用于根据所接收的分组中表示数据段和纠错码组的信息重建损失分组的数据段，这个重建单元能操作容量依靠于段的纠错码组，
排序单元，用于对所接收的和重建的数据段进行排序，
同步单元，用于借助于包含在分组中的参考再同步指示符对数据段进行同步。
根据本发明，重建单元被设计用于对在任何两个参考再同步指示符之间容量减少的纠错码组进行操作。
这个重建单元最好被设计用于重建与本发明的信号有关联的信号。
本发明也涉及从源于网络作为分组接收的数字信号重建数据流的装置，这些数字信号包括表示流中的相继的数据段和分别分配给这些段的纠错码组的信息。重建方法包括以下步骤
根据接收的分组中表示数据段和纠错码组的信息重建损失分组的数据段，
对所接收的和重建的数据段进行排序，
借助于包含在分组中的参考再同步指示符对数据段进行同步。
根据本发明，根据任何两个连续的再同步指示符之间容量减少的纠错码组重建数据流。
这个重建方法的实现最好借助于根据本发明的重建装置。
本发明的主题也是计算机程序产品，包括程序代码指令，当程序在计算机上被执行时，这些指令用于执行根据本发明的插入纠错码的方法或重建数据流的方法的步骤。
措辞“计算机程序产品”被理解为这个程序的任何介质，它可以是硬件(磁盘，软盘，磁带等)或者是信号形式(电的，电磁的，光信号，等)。


本发明借助于下面结合参考附图的实施例(决不局限制这些)，将被更好地理解和说明，附图中
图1A是基本的示意图，表示两个连续的再同步指示符之间的数据块，和这个块的下游的损失对实际上可用的数据的影响；
图1B表示图1A块的上游的损失对实际上可用的数据的影响；
图2A表示将ELP交错过程应用于包括图1A和图1B的块(划分为四段)的流；
图2B表示将其中FEC码的可变容量依赖于数据相对于再同步指示符的位置的交错过程应用于包括图1A和图1B的块(划分为四段)的流；
图3是进行网络通信的、根据本发明的纠错码插入装置和流重建装置的方块图4表示图3插入装置使用的序列的四个组，插入装置应用第一交错技术，其中FEC码的可变容量依赖于数据相对于再同步指示符的位置(成组保护型技术)；
图5给出作为损失率的函数的FEC保护效率(对接收机能使用的最大容量而言的中等容量)的比较，这些效率是就高斯损失模型，分别由传统的ELP交错过程和图4的技术而获得的；
图6给出作为损失率的函数的FEC保护效率(对接收机能使用的最大容量而言的中等容量)的比较，这些效率是就双态马尔可夫损失模型，分别由传统的ELP交错过程和图4的技术而获得的(q＝0.6)；
图7表示图3插入装置使用的序列的四个组，插入装置应用第二交错技术，其中FEC码的可变容量依赖于数据相对于再同步指示符的位置(成组保护带瞬时交错型技术)；
图8表示与FEC码有关的各种类型的数据，它们被图3的插入装置联合图3或图7所示的交错技术之一而使用；
图9表示由两个子组合成并被图3的插入装置使用的序列组，插入装置应用第三交错技术，其中FEC码的可变容量依赖于数据相对于再同步指示符的位置(成组保护带瞬时链接型技术)。
具体实施例方式
在图3中，以方块形式表示的实体是纯功能块，所以，不必要与物理实体相对应。
用于插入发射机的FEC码的装置1被设计用于接收数据流11或几个多路复用的流，由这个流11产生的流12包括数据保护FEC码，它们以分组P的形式在通信网8例如因特网上发送。
用于重建接收机15的流的、与插入装置1有关的装置9，被设计用来接收流12，并产生数据流13，其中损失的数据，可能由段重建单元16借助于FEC码重建，信息则分别由段排序单元17和同步单元18排序和同步。
插入装置1包括
数据类型识别单元2，用于识别被接收的数据流11的类型；这些数据类型包括例如视频图像类型(I，P或B图像)，区划数据类型(头，运动矢量或文本)和/或编码扩展类型(基础层或任选增强层)。
再同步识别单元3，用于识别散布在输入流12中的再同步指示符，图像头或再同步标记；处于两个连续的再同步指示符之间的数据形成一个块；
确定单元4，用于确定各个段，其被设计用来对数据块B进行划分，确定流12中连续的段SM；
计算单元5，用于计算将要分别指定给段SM的FEC码组(一般表示为“FEC”)的容量；这些容量被计算作为网络8的损失模型的估算函数，例如借助于包含在RTCP报告中的数据；
分配单元6，用于分别将FEC码组分配给段SM，作为计算单元5产生的结果的函数；
数据交错单元7，用于交错数据。
重建装置9的单元16、17和18适用于插入装置1的操作方式。插入装置1引入例如处于流12头部的处理指示符，指示所有的交错技术，以及分组P的容量，段SM的容量和与这些段SM有关的FEC码组的容量。
在与下面的考虑有关的一般方法中，我们定义序列S为各个段SM和有关FEC组的联合，以及用于分离的组G，以便通过数据交错形成分组P。
数据交错单元7能够实现几种交错方式。按照其中的一种(或成组保护，图4)，它定义每个块B(参阅图1A和1B)的数据序列组G1-G4(对于所有的实施例一般表示为G)。这些组G1-G4分别由组GSM1-GSM4和有关FEC码组的组GSM1-GSM4组成。它们每个都包含有关块B的相继段，所有组G1-G4有同样的容量，段的总数就是这个块B的分段数。组Gi作为块B的上游和下游再同步指示符RMi和RMi+1之间段的相继位置的函数而被排序。
此外，FEC码组特有容量fi(本示例i＝1，2，…4)与每个组Gi相关连，组G1-G4的这些组码的容量为f1-f4，其按这些组的次序而减少(减少可能对某些部分的稳定性有重大的影响)。这些容量fi指定FEC码的比例，作为各段的块B中的位置的函数。
当操作时，交错单元7分别形成每个组Gi的分组Pi，即为每个分组Pi提取组Gi的各个序列的一部分，分组Pi因此对组Gi的序列横截而被构成。
对容量足够大的分组的处理效率已在简单示例中说明，其中每个块被分为四个段，每一段五个分组(20个数据分组)。FEC保护的总比率等于40％，也就是8个FEC分组对每块20个数据分组。
对于常用的ELP交错过程，两个FEC分组与四个段中的每一段有关。此外，上述成组保护过程通过采用分别与每一段，FEC码(也就是说，FEC分组的数目)有关的容量f1-f4的分布而应用于误码率。
FEC分组的分布和所得到的效率，被度量为可由接收机15使用的数据相对最大容量的平均容量，被表达为表1和2中损失率的函数(按百分数)，表1和2分别相对于高斯损失模型和双态马尔可夫损失模型。
此外，给出了作为损失率(轴21)的函数的FEC效率(轴22)的曲线已就两种模型(30和35指示)表示出来(图5和6)。可以看出，分别对于高斯损失模型和双态马尔可夫损失模型。由成组保护过程得到的曲线32和37系统地高于由ELP交错过程得到的曲线31和36，对于某些损失效率，更为明显。表-高斯模型的效率和FEC分布表2-马尔可夫模型的效率和FEC分布
在交错的另一种方式中(带有瞬时交错的成组保护，图7)，交错单元7根据连续块的几段SM(这些段在每一块中处于相似位置)建立各个序列组G，例如G10，G20，G30，G40。例如，第一组G10包含四个连续块各自的第一段(段SM1-1，SM1-2，SM1-3，SM1-4的组)，以及有关的FEC码组(组FEC10)。同样地，各组G20，G30，和G40包含四个块中处于相同位置的各自四个段的组SM2-j，SM3-j，和SM4-j(j＝1…4)，以及有关的FEC码组FEC20，FEC30和FEC40。
在每一组G中，FEC组具有恒定的容量(示例中的组G10，G20，G30，和G40分别为f1，f2，f3和f4)，不同组G的段SM都有相同的容量。
当操作时，交错单元7分别为组G10，G20，G30和G40形成分组P10，P20，P30和P40，即横截地提取组G各序列的一个部分(正如简单的成组保护)形成这些分组P。这种瞬时交错过程尤其适合于处理小容量分组，特别是当段SM的容量大大地小于临界容量MTU_size时。
交错单元使得有可能利用收识别数据类型的单元2给出的信息将一个或另一个上述过程与传统的ULP交错技术联合起来。为此，将所选的交错过程分别地应用于每种数据类型。例如(图8)，定义数据序列S的组GD，把数据区分为信息类型数据INFO，D1类型和D2类型，并将FEC码的系数FEC-INFO，FEC-D1和FEC-D2与这三种类型的数据关联起来。每个系数然后用于为有关的数据类型对按上述过程所用的FEC码进行加权。
在另外的交错(瞬时链接，图9)模式中，也可根据数据类型，与ULP交错过程联合，交错单元7在至少两个块的基础上构成序列的各个组G，然而，仅仅在从一个块到下一个块的转换期间准备根据与这些块中的几个有关的提取的样品形成分组P(与瞬时交错截然不同)。
因此，例如，序列组G100包括两个子组SG1和SG2，这两个组分别与两个连续块有关，并且以同样的方式形成，两个子组有相同数目的序列S，相同容量的段SM和FEC组。此外，段SM在整个组G100内有恒定容量，而FEC组有可变的容量，它在每个块的上游和下游再同步指示符之间逐渐减小，因此，在图示的例子中，子组SG1和SG2分别包含四个序列S11-S14和S21-S24，段SM在四个“部分”中各有相同的容量，FEC组则有与每个块有关的逐渐减小的配置3-2-2-1(根据部分的数目)。因此子组SG1和SG2具有相同的上底较宽的梯形形状。
另一方面，分组P的形成模式，从子组SG1至另一子组SG2是不对称的，并它涉及子组之间的转换链接，而确保这些分组(在这个示例中，四个区划)是恒定容量。更详细地说，在第一子组中，第一分组P101是通过从序列S11-S14各提取第一部分而形成的。以类似的方式，交错单元7通过从子组SG1的所有序列S11-S14分别提取相应的部分，构成各个后继分组P102至P105，首先构成段SM(分组P102至P104)，然后构成FEC组(分组P105)。
当这种提取模式由于最后序列S14的部分被用完而不再可能时，交错单元7完成分组P106，该分组是现时从第二子组SG2的第一序列S21提取损失的区划而形成的。以同样的方式，从第一序列S11的最后部分开始的下一个分组P107是分别从子组SG2的前三个序列S21-S23提取三个损失的部分而完成的。后继分组P108-P112在子组SG2中整体形成，即分别从它的四个序列S21-S24提取相继的部分而形成。
与应用传统的ULP过程可能会得到的结果相反，构造方案与ELP交错过程相比，在增加块中的上游数据保护程度上是有利的，而分组的损失也不会明显增加在数据下游段引起不可补救的损失。这个过程能处理中等容量的分组，而不借助于瞬时交错。
示例中描述的特定配置允许两个块的周期性。但是，在其他实施例中，能有三个或更多块的周期性。更详细地说，所涉及的块的数目依赖于部分损失的数目，以便通过从每个分组的不同序列提取部分，保证序列的子组的所有同样容量的分组的完整构形。
举例描述过的插入装置1的交错单元7有能力实行上述任何一种策略。所采用的技术能由任何负责传输的人规定，或者由插入装置1作为尤其是分组P容量的函数而自动选择。
权利要求
1.一种用于将纠错码(FEC)插入在网络(8)上作为分组(P)发送的至少一个数据流(11)中的插入装置(1)，每一所述数据流(11)包括散布在所述流中的参考再同步指示符(RM)，而处于任何两个所述连续的再同步指示符之间的数据构成数据块(B)，所述插入码的装置(1)包括
确定单元(4)，用于确定所述流(11)中相继的数据段(SM)，
分配单元(6)，用于向每一所述段(SM)分配纠错码(FEC)组，所述码组有依赖于所述段的可变容量，
其特征在于，所述插入装置(1)还包括识别单元(3)，用于识别所述再同步指示符(RM)，以及在于，该用于确定段的单元(4)被设计为通过对所述数据块(B)进行划分来确定段(SM)，和在于，该分配单元(6)被设计为给任何两个所述连续的再同步指示符(RM)之间的所述码(FEC)组指定减少的容量。
2.根据权利要求1的插入装置，其特征在于，所述再同步指示符包括再同步标记(SM)。
3.根据权利要求1和2两者之一的插入装置，其特征在于，所述再同步指示符包括图像头(ENT)。
4.根据前面的权利要求之一的插入装置，其特征在于，还包括数据交错单元(7)，它能够确定数据序列(S)的组(G)，并能够通过并置所述段(S)的部分形成所述分组(P)。
5.根据权利要求4插入装置，其特征在于，数据交错单元(7)使得每一序列(S)由段(SM)中的一段和与所述段(SM)有关的纠错码(FEC)组组成。
6.根据权利要求5的插入装置，其特征在于，数据交错单元(7)能使得
对于序列的每一所述组(G1-G4；G10，G20，G30，G40)，所述序列(S)，所述段(SM)，所述码(FEC)组，所述分组(P)和序列的所述部分分别有恒定的容量，
通过分别并置所述组(G)的所有所述序列(S)的部分来形成与序列的所述组(G)有关的每一所述分组(P)。
7.根据权利要求6的插入装置，其特征在于，数据交错单元(7)使得对于每一所述数据块(B)，被包括在序列的所有组(G1-G4；G10，G20，G30，G40)中的所述段(SM)具有恒定的容量，其中所述序列包含至少一个与所述块(B)有关的序列(S)。
8.根据权利要求5至7之一的插入装置，其特征在于，数据交错单元(7)能使得
所述段(SM)，所述分组(P)和所述部分分别有恒定的容量，所述纠错码(FEC)组和所述序列(S)有可变的容量，
序列的所述组(G100)由序列的至少两个子组(SG1，SG2)组成，这些子组分别与至少两个相继的数据块(B)有关，
通过分别并置所述组(G100)的不同序列(S)的部分来形成与序列的组(100)有关的每一所述分组(P)。
9.根据权利要求4至8之一的插入装置，其特征在于，数据交错单元(7)能使得序列的组(G10，G20，G30，G40)中的至少一个包含与几个相继的数据块(B)有关的序列(S)，以及在于，通过并置与所述块(B)有关的序列的部分来形成每一所述分组(P10，P20，P30，P40)。
10.根据前面的权利要求之一的插入装置，其特征在于还包括用于计算容量单元(5)，该单元被设计为有利地借助于根据RTCP协议的报告中包含的数据来计算涉及相应段(SM)容量的纠错码(FEC)组的容量，作为所述网络(8)的更新损失模型估算的函数。
11.根据前面的权利要求之一的插入装置，其特征在于还包括用于识别数据的类型的单元(2)，以及在于，用于确定段的单元(4)能根据所述数据类型建立段(SM)，和在于，分配码的单元(6)被设计为对纠错码(FEC)组的容量加权，作为与所述码组(FEC)相应的段(SM)数据类型的函数。
12.根据权利要求11的插入装置，其特征在于，所述数据类型从压缩数字视频数据的下列元素中选择
I，P或B型图像；
头，运动矢量或纹理型区划实体；
和/或基础层或任选增强层类型的层。
13.一种用于将纠错码(FEC)插入在网络(8)上作为分组(P)发送的至少一个数据流(11)的方法(1)，每一所述数据流(11)包括散布在所述流中的参考再同步指示符(RM)，而处于任何两个所述连续的再同步指示符之间的数据构成数据块(B)，所述插入码的方法包括以下步骤
确定所述流(11)中相继的数据段(SM)，
向每一所述段(SM)分配一组纠错码(FEC)，所述码组有依赖于所述段(SM)的可变容量，
其特征在于，所述插入方法还包括识别所述再同步指示符(RM)的步骤，以及在于，通过对所述数据块(B)进行划分来确定段(SM)，和给任何两个所述连续的再同步指示符(RM)之间的所述码(FEC)组指定减少的容量，
所述方法最好通过根据权利要求1至12之任一权利要求的插入装置来实现。
14.一种涉及至少一个数据流(11)的数字信号(12)，每一所述数据流包括散布在所述流(11)中的参考再同步指示符(RM)，处于任何两个所述连续的再同步指示符(RM)之间的数据构成数据块(B)，所述数字信号(12)包括表示所述流(11)中的数据段(SM)和分别被分配给所述段(SM)的纠错码(FEC)组的信息，所述码(FEC)组有依赖于所述段(SM)的可变容量，
其特征在于，所述数据段(SM)形成所述数据块(B)的区划，和在于，所述码(FEC)组在任何两个所述连续的再同步指示符(RM)之间有减少的容量，
所述数字信号最好通过根据权利要求1至12之任一权利要求的插入装置获得。
15.一种用于根据作为源于网络(8)的分组(P)而被接收的数字信号(12)重建数据流(13)装置(9)，所述数字信号(12)包括表示所述流(13)中相继的数据段(SM)和分别被分配给所述段(SM)的纠错码(FEC)组的信息，所述重建装置(9)包括
重建单元(16)，用于根据表示所接收的分组(P)中的数据段(SM)和纠错码(FEC)组的信息重建损失分组(P)的数据段(SM)，所述重建单元(16)能对可变容量依赖于所述段(SM)的纠错码(FEC)组进行操作，
排序单元(17)，用于对被接收和重建的数据段(SM)进行排序，
同步单元(18)，用于借助包含在所述分组中的参考再同步指示符(RM)对所述数据段(SM)进行同步，
其特征在于，所述重建单元(16)被设计为对在任何两个所述参考再同步指示符(RM)之间容量减少的纠错码(FEC)组进行操作，
所述重建装置(9)最好被设计为根据权利要求14的信号来重建信号(12)。
16.一种用于根据作为源于网络(8)的分组(P)而被接收的数字信号(12)重建数据流(13)的方法，所述数字信号(12)包括表示所述流(13)中相继的数据段(SM)和分别被分配给所述段(SM)的纠错码(FEC)组的信息，所述码(FEC)组有依赖于所述段(SM)的可变容量，所述重建方法包括下列步骤
根据表示所接收到的分组(P)中的数据段(SM)和纠错码(FEC)组的信息重建损失分组(P)的数据段(SM)，
对被接收和重建的数据段(SM)进行排序，
借助于包含在所述分组中的参考再同步指示符(RM)对所述数据段(SM)进行同步，
其特征在于，所述数据流(13)根据在任何两个所述参考再同步指示符(RM)之间容量减少的纠错码(FEC)组来重建，
所述重建方法最好借助于根据权利要求15的重建装置(9)来实现。
17.一种包括程序代码指令的计算机程序产品，当所述程序在计算机上被执行时，用于执行根据权利要求13的插入纠错码的方法，或根据权利要求16的重建数据流的方法的步骤。
全文摘要
一种用于插入纠错码和重建数据流的装置和方法以及相应的产品。本发明涉及用于将纠错码插入在网络(8)上的分组中发送的数据流(11)中的装置(1)、用于重建数据流(13)的装置(9)和相应的方法和产品。插入装置包括识别单元(3)，用于识别散布在数据流中的再同步指示符；和确定单元(4)，用于确定在这些流中的相继段，这些段形成处于两个连续的再同步指示符之间的数据的划分。它还包括分配单元(6)，用于给每一段分配一组纠错码，这些码组在任何两个连续的再同步指示符之间有减少的容量。装置最好也包括数据交错单元(7)。
文档编号H04L1/00GK1445968SQ0312044
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月17日 优先权日2002年3月15日
发明者菲利普·博尔德, 爱德华·弗朗索瓦, 菲利普·吉约泰尔, 蒂埃里·凯贝尔 申请人:汤姆森许可贸易公司