CN107682111A - 源装置及目标装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种源装置及目标装置。其中,该源装置包括:第一编码器,用于通过编码源消息产生编码消息,其中,使用具有固定码率的定长编码对源消息进行编码;第二编码器,用于通过编码该编码消息产生奇偶校验码,其中,使用具有可调码率的变长编码对该编码消息进行编码;收发器,用于在第一传输期间传输该编码消息;接收重传请求,其中,该重传请求指示该第一传输不足以用于提取该源消息;以及用于响应该重传请求在第二传输期间传输该奇偶校验码。本发明提供的源装置可实现更好的编码及传输性能。
Description
技术领域
本发明有关于一种源装置,更具体地,本发明有关于一种源装置及目标装置。
背景技术
在许多通信系统中,从源装置到目标装置的数据传输可包括在源装置使用预设纠错码编码源消息,透过通信信道将编码消息从源装置传输至目标装置,在目标装置使用预设纠错码解码接收的编码消息以提取源消息。当编码消息不足以在目标装置提取源消息是,例如当接收的编码消息不可解码或者解码消息包括过多的错误,目标装置可请求源装置重传编码消息及/或发送附加纠错信息。在一些应用中,纠错编码和重传机制的组合可称为混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request,HARQ)技术。
发明内容
本发明提供一种源装置,包括:第一编码器,用于通过编码源消息产生编码消息,其中,使用具有固定码率的定长编码对源消息进行编码;第二编码器,用于通过编码该编码消息产生奇偶校验码,其中,使用具有可调码率的变长编码对该编码消息进行编码;收发器,用于在第一传输期间传输该编码消息;接收重传请求,其中,该重传请求指示该第一传输不足以用于提取该源消息;以及用于响应该重传请求在第二传输期间传输该奇偶校验码。
本发明再提供一种目标装置,包括:混合器,用于通过解码输入消息和奇偶校验码产生重构消息,其中,使用具有可调码率的变长编码解码该输入消息和该奇偶校验码;解码器,用于使用具有固定码率的定长编码解码该输入消息;以及使用该定长编码解码该重构消息;以及收发器,用于在第一传输期间接收该输入消息;传输第一重传请求,其中,该第一重传请求指示该第一传输不足以用于提取源消息;以及用于响应该第一重传请求在第二传输期间传输该奇偶校验码。
本发明又提供一种源装置,包括:第一编码器,用于通过编码源消息产生编码消息,其中,使用具有固定码率的定长编码对源消息进行编码;第二编码器,用于通过编码该编码消息产生奇偶校验码,其中,基于请求码率使用具有可调码率的变长编码对该编码消息进行编码;收发器,用于传输该编码消息以及该奇偶校验码。
本发明还提供一种目标装置,包括:收发器,用于接收输入消息及奇偶校验码;混合器,用于通过解码该输入消息和该奇偶校验码产生重构消息,其中,使用具有可调码率的变长编码解码该输入消息和该奇偶校验码;解码器,用于使用具有固定码率的定长编码解码该重构消息。
下面详细描述其他实施例和优势。本发明内容并非用于限定本发明。本发明由权利要求定义。
附图说明
附图中相同的编号指示相同的元件,用于说明本发明实施例,其中:
图1为根据本发明一个实施例的源装置及目标装置的功能模块示意图。
图2A为根据本发明一个实施例基于编码组合方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的数据排列机制的示意图。
图2B为根据本发明一个实施例基于编码组合方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的另一数据排列机制示意图。
图3A为根据本发明一个实施例不同组合方法的仿真结果的信噪比与块差错率的关系示意图。
图3B为根据本发明一个实施例在给定BLER的条件下不同组合方法的仿真结果的码率与SNR的关系示意图。
图4A为根据本发明一个实施例,基于混合编码方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的数据排列机制的示意图。
图4B为根据本发明一个实施例,基于混合编码方法的源装置的编码消息的另一数据排列机制示意图。
图4C为根据本发明另一个实施例,基于混合编码方法的源装置的编码消息的另一数据排列机制示意图。
图5A为根据本发明实施例的不同编码方法的仿真结果的SNR与BLER关系示意图。
图5B为根据本发明一个实施例在给定BLER的条件下不同编码方法的仿真结果的CR与SNR的关系示意图。
图6A为根据本发明一个实施例的源装置的模块示意图。
图6B为根据本发明一个实施例的目标装置的模块示意图。
图7为根据本发明一个实施例使用编码组合方法的编码和传输消息的流程的流程图。
图8为根据本发明一个实施例使用编码组合方法接收和解码消息的流程的流程图。
图9为根据本发明一个实施例使用混合编码方法接收和解码消息的流程的流程图。
图10为根据本发明一个实施例使用混合编码方法接收和解码消息的流程的流程图。
具体实施方式
图1为根据本发明一个实施例的源装置110及目标装置160的功能模块示意图,用于说明源装置110与目标装置160之间通过传输信道150的数据传输。源装置110或目标装置160可为计算装置、可携式装置、可穿戴装置、智能终端等等。在一些实施例中,单一装置可同时配置为源装置110及目标装置160。
在操作期间,源装置110可接受源消息112,通过编码源消息112产生编码消息114,通过编码该编码消息114产生奇偶校验码116,并通过通信信道150传输该编码消息114及/或奇偶校验码116至目标装置160。目标装置160可接收输入消息162和输入的奇偶校验码164,该输入消息162和输入的奇偶校验码164对应于来自源装置110的编码消息114和奇偶校验码116。输入消息162和输入的奇偶校验码164可适应通信信道150产生的变形及/或干扰。该目标装置160可基于输入消息162及奇偶校验码164产生重构消息166,且解码输入消息162或重构消息以产生解码消息168。
在一些示例中,源装置110和目标装置160可使用预设的有线或无线通信协议的通信信道进行通信,其中,该预设的有线或无线通信协议兼容一或多个标准的物理层。通信标准包括移动通信全球系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)技术、通过移动通信系统(UMTS)、无线保真全球互操作技术以及长期演进技术等等。
如图所示,源装置110包括混合编码器120、收发器130及传输控制器140。混合编码器120包括第一编码器122及第二编码器124。第一编码器122可接收源消息112并通过编码源消息112产生编码消息114,其中,使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码来编码源消息112。编码消息114可包括信息部分和奇偶部分,该信息部分对应于源消息112,该奇偶部分包括用于接收端(例如目标装置160)执行的检错及/或矫正过程的冗余信息。编码消息114可直接从第一编码器122或透过第二编码器124传送至收发器130。
第二编码器124可通过编码该编码消息114产生奇偶校验码116,其中,使用具有可调码长及/或可调码率的变长编码来编码该编码消息114。第二编码器124可输出二次编码消息,其中,该二次编码消息可包括信息部分和奇偶部分,该信息部分对应于编码消息114,该奇偶部分(即奇偶校验码116)包括用于接收端(例如目标装置160)执行的检错及/或矫正过程的冗余信息。在一些实例中,第二编码器124可仅输出奇偶校验码116,且编码消息114可从第一编码器122输出至收发器130。
收发器130可调制编码消息114及/或奇偶校验码116并通过通信信道150传输调制信号至目标装置160。收发器也可从目标装置160接收信号并解调接收信号以从中提取传输控制信号,例如传输请求。控制器140可基于信息(例如从收发器130提取的请求码率142及/或重传请求)配置并控制混合编码器120和收发器130的操作。在一些实例中,控制器140可在每次传输后开启计时器,且在计时器过期前如果收到重传输请求,再次传输相同信息及/或额外纠错信息。
编码器122及/或解码器172使用的定长编码理论上可对应基于任意给定码长和码率的编码及解码机制,但是在实施中,特别是在解码阶段中,可能需要单独为每个码长和码率定制。因此,实现使用定长编码的的编码器及/或解码器的处理复杂度随着覆盖的码长及/或码率的数量显著增加。在一些实例中,定长编码可使用低密度奇偶校验码(low-density parity-check,LDPC)编码、极性码(polar code)、海明码(Hamming code)、理德-所罗门码(Reed-Solomon Code)或哈达玛码(Hadamard Code)。
变长编码对应的编码及译码机制可保持相同的处理复杂度或仅随着覆盖的码长及/或码率的数量显著增加。变长编码可对应基于卷积码的编码/译码方法。在一些示例中,变长编码可使用卷积码或涡轮码。
在操作中,源装置110可用于实现编码组合方法的编码阶段。其中,在第一传输期间传输该编码消息将编码消息114传输至目标装置160。当由于该第一传输不足以目标装置160用于提取该源消息而接收到重传请求时,源装置110可更在第二传输期间传输该奇偶校验码116。此外,当由于该第一及第二传输不足以目标装置160用于提取该源消息而接收到第二重传请求时,源装置110可更在第三传输期间传输该第二奇偶校验码。第二奇偶校验码可使用变长编码、奇偶校验码通过编码来编码消息114产生。且第二奇偶校验码可对应不同码率或不同奇偶标点设置。
此外,源装置110也可用于实现混合编码方法的编码阶段,其中,奇偶校验码116是基于请求的码率142、编码消息114以及奇偶校验码116产生的,并在第一传输期间将奇偶校验码传输至目标装置160。当第一传输不足以目标装置160提取源消息时,源装置110可以与上述的编码结合方法类似的方式重传输相同的编码消息114及/或奇偶校验码116、编码消息114与基于不同请求码率的新产生的奇偶校验码,或仅新产生的奇偶校验码。
目标装置160包括混合解码器170、收发器180及接收控制器190。混合解码器170包括解码器172和混合器174。混合器174可接收来自收发器180的输入消息162和奇偶校验码164,并通过解码输入消息162和奇偶校验码164产生重构消息166,其中,使用具有可调码长及/或可调码率的变长编码来解码该输入消息162和该奇偶校验码164。在一些实例中,目标装置160的混合器174使用的变长编码和对应源装置110的第二编码器124使用的变长编码分别对应同一变长编码的解码和编码方面。在一些实例中,变长编码的解码方面可包括解码过程的多个阶段,且重构消息166可通过执行该多个解码过程的该多个阶段的仅一次的完整循环或少于一次完整循环产生。例如,当变长编码为在解码阶段包括两个串联解码过程的涡轮码时,混合器174可实施为执行一次完整循环的仅前半部分,即,仅执行两次串联解码过程的第一解码过程一次。
解码器172可使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码解码该输入消息162或重构消息。在一些实例中,目标装置160的解码器172使用的定长编码和对应源装置110的第一编码器122使用的定长编码分别对应同一定长编码的解码和编码方面。
此外,收发器180可透过通信信道150接收来自源装置110的调制信号,并解调接收信号以提取输入消息162及/或奇偶校验码164。收发器180页可调制传输控制消息,例如重传输请求,及传输调制信号至源装置110。控制器190可基于输入消息162、奇偶校验码164、重构消息166及/或解码消息168配置并控制混合解码器170及收发器180。
在操作中,目标装置160可用于实现编码组合方法的解码阶段。可在第一传输期间接收来自源装置110的输入消息162并传送至解码器172,其中,可执行从收发器180接收或通过混合器174间接接收。解码器172可通过解码输入消息162产生解码消息168。当输入消息162不能被解码或者解码消息168包括多于预设数目的错误,解码器172可通知接收控制器190第一传输不足以提取对应源消息。接收控制器190可指示收发器180传输重传请求至源装置。在一些实例中,响应重传请求,源装置110可在第二传输的传输期间传输奇偶校验码164至目标装置160。在收发器180接收奇偶校验码164之后,混合器174通过解码输入消息162和奇偶校验码164产生重构消息166。解码器172可通过解码重构消息166再次产生第二解码消息。
此外,当重构消息166不能被解码或者第二解码消息包括多于预设数目的错误,解码器172可通知接收控制器190第一和第二传输不足以提取对应源消息。接收控制器190可指示收发器180传输第二重传请求至源装110。在一些实例中,响应第二重传请求,源装置110可在第三传输的传输期间传输第二奇偶校验码至目标装置160。在收发器180接收第二奇偶校验码之后,混合器174通过解码输入消息162和第二奇偶校验码产生第二重构消息166。在一些实例中,混合器174可通过解码输入消息162和奇偶校验码164与第二奇偶校验码的组合来产生第二重构消息166。解码器172可通过解码第二重构消息再次产生第三解码消息。
此外,目标装置160也可用于实现混合编码方法的解码阶段,其中,收发器180可分别在同一传输期间接收输入消息162和对应编码消息114的奇偶校验码164以及奇偶校验码116。混合器174可基于输入消息162和奇偶校验码164产生重构消息166。解码器172可通过解码重构消息166产生解码消息168。当传输不足以提取对应源消息时,接收控制器可请求源装置110传输相同编码消息114及/或奇偶校验码116,编码消息114与基于不同请求码率新产生的奇偶校验码,或者仅传输与上述的编码组合方法类似方式新产生的奇偶校验码心产生奇偶校验码。
图2A为根据本发明一个实施例,基于编码组合方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的数据排列机制的示意图。在一些实例中,源装置和对应目标装置可对应图1中的源装置110和目标装置160。
在此实例中,源装置110的第一编码器122和目标装置160的解码器172可使用LDPC码编码或解码消息,且源装置110的第二编码器124和目标装置160的混合器174可使用涡轮码(turbo code)解码或至少部分解码消息。
如图2A所示,数据块214可对应编码消息114、数据块216A可对应奇偶校验码116,数据块266A可对应重构消息166,且数据块268A可对应解码消息168。数据块214包括数据块213和数据块213。数据块212可对应源消息112或编码消息114的信息部分。数据块213可对应编码消息114的奇偶校验码部分。同样,数据块272可对应解码期间伴随解码消息168的奇偶部分。
在一个实例中,源消息112(数据块212)可包括1920信息比特。编码器122可使用LDPC码产生编码消息114(数据块214)的奇偶部分(数据块213)。在第一次传输期间,收发器130传输编码消息114(数据块214)至目标装置160。如果在预设等待期间内没有来自目标装置160的重传请求,源装置110可假设目标装置可成功解码和编码消息114且源消息112的传输完成。然而,可在预设等待期间内执行第二传输以响应目的从目标装置160的第二传输请求。在此情形中,编码器124可更使用涡轮码产生奇偶校验码116(数据块216A)。在一些实例中,奇偶校验码116(数据块216A)包括1153比特且可对应涡轮编码的加符号的第一奇偶校验码(例如,非交替奇偶校验码)。
在目标装置160从第一传输接收输入消息163并从第二传输接收输入奇偶校验码164之后,目标装置160的混合器174可通过解码输入消息163和奇偶校验码164(2304+1152比特)的组合产生重构消息166(数据块266A,2304比特)。因此第一传输和第二传输的组合具有1920/3456或大约0.56的等量码率。在一些实例中,混合器174为涡轮码解码器或仅执行解码过程一半循环的特定实现涡轮解码器。混合器174可为全操作涡轮解码器,为用于其他数据处理任务的涡轮码解码器。当然,在一些实例中,可以额外计算延迟为代价通过执行多于一次涡轮解码过程的完整循环来产生重构消息166。
最后,解码器172可通过执行LDPC解码过程预定次数的完整循环(例如10次完整循环)解码重构消息166(数据块266A)。因此,解码器172可通过使用和更新解码过程产生具有1920比特的解码消息168(数据块168A)以及对应奇偶部分(数据块272)。
图2B为根据本发明一个实施例,基于编码组合方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的另一数据排列机制示意图。在一些实例中,源装置和对应目标装置可对应图1中的源装置110和目标装置160。
根据类似于图2A,在根据图2B的实例中,源装置110的第一编码器122和目标装置160的解码器172可使用LDPC码编码或解码消息,且源装置110的第二编码器124和目标装置160的混合器174可使用涡轮码(turbo code)编码或至少部分解码消息。同样,数据块214可对应编码消息114、数据块216A可对应奇偶校验码116,数据块266A可对应重构消息166,且数据块268A可对应解码消息168。数据块214包括数据块212和数据块213。数据块212可对应源消息112或编码消息114的信息部分。数据块213可对应编码消息114的奇偶校验码部分。
此外,数据块216B可对应奇偶校验码116、数据块266B可对应重构消息,且数据块268B可对应解码消息168。数据块274可对应解码期间伴随解码消息168的奇偶部分。
相较于根据图2A的实例,根据图2B的实例中的奇偶校验码(数据块216B)包括2304比特且可对应涡轮编码的及第一奇偶校验码。在目标装置160接收输入消息163和输入奇偶校验码164之后,目标装置160的混合器174可通过解码输入消息163和奇偶校验码164(2304+2304比特)的组合产生重构消息166(数据块266B,2304比特)。因此第一传输和第二传输的组合具有1920/4608或大约0.42的等量码率。混合器174为涡轮码解码器或仅执行涡轮解码过程一半循环的部分实现涡轮码解码器。最后,解码器172可通过执行LDPC解码过程10次完整循环解码重构消息166(数据块268B)。因此,解码器172可通过使用和更新解码过程产生具有1920比特的解码消息168(数据块268B)以及对应奇偶部分(数据块274)。
在一些实例中,当源装置110从目标装置160接收另一重传输请求指示图2A中的第一和第二传输不足以提取对应源消息时,图2B中以数据块216B表示的奇偶校验码可用于根据图2A的实例中的第二传输之后的另一传输。
如图2A和2B中所示,通过在使用具有固定码率(例如1920/2304或大约0.83)的定长编码(例如LDPC码)来编码或解码源消息之外,包括使用变长编码(例如涡轮码)的不同奇偶校验码可调整编码源消息112(数据块212)的等量码率。附加奇偶信息的重传输或传输可以递增方式使用变长编码实现。此外,等量码率可通过调整附加奇偶校验码的产生而进行简单调整而不增加第一编码器122或解码器172的处理复杂度。
图3A为根据本发明一个实施例不同组合方法的仿真结果的信噪比(SNR)与块差错率(Block Error Rate,BLER)的关系示意图。
曲线312对应使用涡轮解码器作为混合器的组合编码方法(也称为“涡轮组合”),组合初始输入消息和后续接收的奇偶校验码且具有较低码率,例如1920/6912。曲线314对应涡轮组合且具有中码率,例如1920/4608。曲线316对应涡轮组合且具有高码率,例如1920/3456。此外,曲线322对应使用追逐组合(chase combining)以组合初始输入消息和后续接收的奇偶校验码且具有较低码率,例如1920/6912。曲线324对应使用追逐组合且具有中码率,例如1920/4608。曲线326对应使用追逐组合且具有高码率,例如1920/3456。
如图3A所示,当在相似SNR条件下执行数据传输时,使用涡轮组合比使用追逐组合具有更低的BLER。因此,在定长解码过程中产生重构消息上涡轮组合比追逐组合更有效。
图3B为根据本发明一个实施例在给定BLER的条件下不同组合方法的仿真结果的码率(CR)与SNR的关系示意图。
曲线330对应使用涡轮编码的目标BLER 10-2db。曲线340对应使用追逐编码的同样目标BLER 10-2db。如图3B所示,使用相似码率实现相同BLER,使用涡轮组合比使用追逐组合具有更低的SNR需求。因此,在相似的操作条件下,使用涡轮组合比使用追逐组合在SNR方面表现更突出。
因此,通过在编码阶段使用涡轮码编码器且在解码阶段使用涡轮解码器作为混合器,涡轮组合可提供比追逐组合更改进的性能。然而,在一些实例中,基于其他通信标准,例如UMTS标准及LTE标准,涡轮码编码器及/或涡轮码解码器可重用源装置或目标装置中已使用的涡轮码编码器及/或涡轮码解码器以进行数据处理。相应地,实现在部分应用中在一个装置的涡轮组合可能仅需要对装置部分的硬件及/或软件进行关键修改。
图4A为根据本发明一个实施例,基于混合编码方法的源装置及对应目标装置的编码及解码消息的数据排列机制的示意图。在一些实例中,源装置和对应目标装置可对应图1中的源装置110和目标装置160。
类似于图2A-3B,在此实例中,源装置110的第一编码器122和目标装置160的解码器172可使用LDPC码编码或解码消息,且源装置110的第二编码器124和目标装置160的混合器174可使用涡轮码)编码或至少部分解码消息。
如图4A所示,数据块414可对应编码消息114、数据块416A可对应奇偶校验码116,数据块466A可对应重构消息166,且数据块468可对应解码消息168。数据块414包括数据块412和数据块213。数据块412可对应源消息112或编码消息114的信息部分。数据块413可对应编码消息114的奇偶校验码部分。同样地,数据块472对应解码过程中与解码消息168并存的奇偶部分。
源消息112(数据块412)可包括1920信息比特。编码器122可使用LDPC码产生编码消息114(数据块414)的奇偶部分(数据块413)。编码器124可更使用涡轮码产生奇偶校验码116(数据块416A)。奇偶校验码116(数据块416A)包括1536比特且可对应涡轮编码的加符号的第一奇偶校验码(例如,非交替奇偶校验码)。收发器130传输编码消息114(数据块414)及奇偶校验码116(数据块416A)至目标装置160。然后源消息112(数据块412)可以1920/3480或0.5的等码率进行传输。
在目标装置160接收对应编码消息114(数据块414)的输入消息163及输入奇偶校验码164以及奇偶校验码116(数据块416A)之后,目标装置160的混合器174可通过至少部分解码输入消息163和奇偶校验码164(2304+1536比特)的组合产生重构消息166(数据块466A,2304比特)。在一些实例中,混合器174为涡轮码解码器或仅执行解码过程一半循环的部分实现涡轮解码器。最后,解码器172可通过执行LDPC解码过程预定次数的完整循环(例如10次完整循环)解码重构消息166(数据块466)。因此,解码器172可通过使用和更新解码过程产生具有1920比特的解码消息168(数据块468)以及对应奇偶部分(数据块472)。
图4B为根据本发明一个实施例,基于混合编码方法的源装置110的编码消息的另一数据排列机制示意图,其中,该源装置可例如图1中的源装置110。图4B中的数据块类似于图4A中相同参数序号的数据区块,为简洁在此省略具体描述。
与图4A相比,编码器124可更使用涡轮码产生奇偶校验码116(数据块416B),其中,奇偶校验码116(数据块416B)包括2304比特且为无符号涡轮编码的第一奇偶校验码。收发器130可传输编码消息114(数据块414)和奇偶校验码116(数据块416B)至目标装置160。源消息112(数据块412)因此可以1920/4608或大约0.4的码率进行传输。
类似于图4A中的实例,在目标装置160接收输入消息163和输入奇偶校验码164之后,目标装置160的混合器174可通过解码输入消息163和对应编码消息114(数据块414)的奇偶校验码164以及奇偶校验码116(数据块416B),目标装置160的混合器174可通过至少部分解码输入消息163和奇偶校验码164(2304+2304比特)的组合产生重构消息166。最后,解码器172可通过执行LDPC解码过程10次完整循环来解码重构消息166。
图4C为根据本发明另一个实施例,基于混合编码方法的源装置110的编码消息的另一数据排列机制示意图,其中,该源装置可例如图1中的源装置110。图4C中的数据块类似于图4A中相同参数序号的数据区块,为简洁在此省略具体描述。
与图4A相比,编码器124可更使用涡轮码产生奇偶校验码116(数据块416B),其中,奇偶校验码116(数据块416C)包括第一部分416C-1和第二部分416C-2。第一部分416C-1具有2304比特,且为无符号涡轮编码的第一奇偶校验码。第二部分416C-2具有2304比特,且为涡轮编码的第二奇偶校验码(例如交织奇偶校验码)。收发器130可传输编码消息114(数据块414)和奇偶校验码116(数据块416C)至目标装置160。源消息112(数据块412)因此可以1920/6912或大约0.3的码率进行传输。
类似于图4A中的实例,在目标装置160接收输入消息163和对应编码消息114(数据块414)的输入奇偶校验码164以及奇偶校验码(数据块416C)之后,目标装置160的混合器174可通过至少部分解码输入消息163和奇偶校验码164(2304+4608比特)的组合可产生重构消息166。与图4A和4B相比,由于奇偶校验码116(数据块416C)包涡轮码的括第一奇偶校验码和第二奇偶校验码,通过执行涡轮解码过程的至少一个全过程可产生重构消息166。最后,解码器172可通过执行LDPC解码过程10次完整循环来解码重构消息166。
在一些实例中,由当源装置110接收来自目标装置160的再传输请求,区块416B和416C表示的奇偶校验码可用于后续增量传输以实现图4A中实例的传输。
如图4A-4C所示,尽管通过包括不同奇偶校验码116产生了可变等效码率,源消息112的编码可使用相同编码过程,例如具有预设码率的LDPC编码器(例如,1920/2304或0.83)。类似地,尽管通过接收不同奇偶校验码164而产生可变等效码率,输入消息162及/或重构消息的解码可使用相同解码过程,例如,具有固定优化处理复杂度且具有预设码率的LDPC解码器(例如,1920/2304或0.83)。因此,通过调整附加奇偶校验码的产生而不增加第一编码器122或解码器172的处理复杂度可简单地调整等效码率。
图5A为根据本发明实施例的不同编码方法的仿真结果的SNR与BLER关系示意图。
曲线512可对应使用涡轮编码来编码LDPC-编码消息(也称为“涡轮编码LDPC”)且具有较低码率,例如1920/3840或1/2。曲线514可对应涡轮编码LDPC且具有中码率,例如1920/3840或2/3。曲线516可对应涡轮编码LDPC且具有较高码率,例如1920/2650或3/4。此外,曲线522可对应使用LDPC码以编码源消息且具有较低码率,例如1152/2304或1/2。曲线524可对应LDPC编码且具有中码率,例如1536/2304或2/3。曲线526可对应LDPC编码且具有较高码率,例如1728/2304或3/4。
如图5A所示,当在相似SNR条件下执行数据传输时,使用涡轮编码LDPC将比使用LDPC编码具有更高的BLER。
图5B为根据本发明一个实施例在给定BLER的条件下不同编码方法的仿真结果的CR与SNR的关系示意图。
曲线500可对应使用涡轮编码LDPC,具有10-2db的目标BLER。曲线540可对应使用LDPC编码,具有10-2db的相同目标BLER。如图5B所示,为使用相似码率实现相似BLER,使用涡轮编码LDPC比使用LDPC编码具有更高的SNR需求。因此,在相似的操作条件下,使用涡轮编码LDPC比使用LDPC编码要相差1dB。然而,如下面表格1所示,使用涡轮编码LDPC相比LDPC编码可轻易地提供可调码率功能或具有更低硬件及/或软件复杂度的低码率。
表格1显示了使用涡轮编码LDPC实现各种码率的硬件及/或软件复杂度(或简称为处理复杂度)相比使用LDPC编码实现各种码率的处理复杂度。
表格I
在表格I中,L代表一个硬件单元的LDPC层操作;I代表一个LDPC循环;H代表涡轮解码操作的一半。如表格I中所示,当码率为5/6,LDPC编码消息不再通过涡轮编码进行编码,因此LDPC编码和涡轮编码LDPC的处理复杂度基本相同。当码率为1/2,2/3或3/4时,LDPC编码的SNR仍然保持优于涡轮编码LDPC的SNR1dB。然而,当码率下降时,LDPC编码的处理复杂度显著增加,而涡轮编码LDPC的处理复杂度保持相同。
相应地,以SNR中1dB差距为代价,涡轮编码LDPC可具有一致的硬件及/或软件复杂度。在一些实例中,一致的处理复杂度对应一致的解码延迟而非编码速率,在移动通信应用中,相比SNR1dB的性能下降,处理复杂度更重要。在一些实例中,当使用涡轮编码LDPC时,由基本相同硬件在相同处理延迟内可实现各种码率,而当使用LDPC编码时需要双倍硬件来并行处理。
图6A为根据本发明一个实施例的源装置610的模块示意图。在一些实例中,源装置610对应图1中的源装置110。
源装置610包括混合编码器620、收发器630以及传输控制器640,可分别对应图1中的混合编码器120、收发器130以及传输控制器140。源装置610也可包括处理器652和存储器654。
处理器652可配置执行存储器654中存储的程序指令611以执行各种功能,例如图1-5B中显示的编码和传输功能。处理器652可包括单一或多个处理器。在一些实例中,可由硬件元件、实现程序指令611的处理器652或上述组合来实现混合编码器620、收发器630及/或传输控制器640。当然,处理器652也可执行程序指令611以执行本揭露书中未描述的源装置610的其他功能。
存储器654可用于存储程序指令611和信息,例如编码消息64、奇偶校验码616、其他数据617及/或中间数据。在一些示例中,存储器654包括非易失机器可读媒介,例如半导体或固态存储器、随机存储存储器(RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、光盘或其他适合的存储介质。在一些实施例中,存储器654包括上述的两个或多个非易失机器可读媒介的组合。
图6B为根据本发明一个实施例的目标装置660的模块示意图。在一些实例中,目标装置660对应图1中的目标装置160。
目标装置660包括混合解码器670、收发器680以及接收控制器690,可分别对应图1中的混合解码器170、收发器180以及接收控制器190。类似于源装置,目标装置660也可包括处理器656和存储器658。
处理器656可配置执行存储器658中存储的程序指令661以执行各种功能,例如图1-5B中显示的接收和解码功能。处理器656可包括单一或多个处理器。在一些实例中,可由硬件元件、实现程序指令661的处理器656或上述组合来实现混合解码器670、收发器680及/或接收控制器690。应理解,处理器656也可执行程序指令661以执行也本揭露书中未描述的目标装置660的其他功能。
存储器658可用于存储程序指令661和信息,例如输入消息662、奇偶校验码664、重构消息666、其他数据667及/或中间数据。在一些示例中,存储器658包括非易失机器可读媒介,例如半导体或固态存储器、随机存储存储器(RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、光盘或其他适合的存储介质。在一些实施例中,存储器658包括上述的两个或多个非易失机器可读媒介的组合。
当然,在一些实例中,可配置电子装置同时用作源装置110或610以及目标。例如,源装置610可更配置用作目标装置660。在此情形中,处理器652可用作处理器656;存储器654可用作存储器658;且收发器630可用作收发器680。同样地,混合解码器670和接收控制器690可由硬件、实现程序指令611或661的处理器652以及上述组合在源装置中实现,
图7为根据本发明一个实施例使用编码组合方法的编码和传输消息的流程700的流程图。在一些实例中,流程700对应图1-3B所示的操作。应理解,其他操作可在图7中所示的流程700之前、期间及/或之后执行。流程700以步骤S701开始且进行至S710。
在步骤S710中,接收待编码的源消息以用于传输。在步骤S720,使用定长编码以编码源消息。例如,混合编码器120的第一编码器122接收源消息112并编码源消息112以产生编码消息114,其中,使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码来编码源消息112。在一些实例中,该定长编码使用低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码、极性码(polar code)、海明码(Hamming code)、理德-所罗门码(Reed-Solomon code)或哈达玛码(Hadamard code)。
在步骤S730中,在第一传输期间传输该编码消息。例如,收发器130可从第一编码器122直接接收或通过混合编码器120的第二编码器124接收编码消息114并透过通信信道150传输编码消息114至目标装置160。
在步骤S740中,确定是否接收到来自目标装置的重传请求。在一些实例中,当在步骤S730传输编码消息之后的预设时间段内接收到重传请求,确定已接收重传请求。否则,确定未接收到重传输。当确定未接收重传输请求时,流程进行至S799。
在一些实例中,可由传输控制器140与收发器130执行S740。
在步骤S750中,设置第二编码器的编码参数。第二编码器可用于通过编码来自S720的编码消息产生奇偶校验码,其中,使用变长编码对该编码消息进行编码。在一些实例中,每次接收到对应传输同一源消息的重传请求时,可将编码参数设置为对应较低码率或较长码长。在一些实例中,变长码可对应基于卷积码的方法,例如卷积码或涡轮码。
在步骤S760中,通过编码来自S720的编码消息产生奇偶校验码。在一些实例中,在S760中第二编码器使用具有编码参数的变长编码产生奇偶校验码。例如,第二编码器124通过编码消息114产生奇偶校验码116。在一些实例中,奇偶校验码可为涡轮编码的第一奇偶校验码(例如,非交织奇偶校验码)或加符号第一奇偶校验码。
在步骤S770中,在步骤S760中传输奇偶校验码至目标装置。例如,收发器130可传输奇偶校验码116至目标装置160以响应重传请求。
最后,在步骤S799中,基于编码消息及/或一或多个附加奇偶校验码传输源消息,且终止传输源消息的流程。
图8为根据本发明一个实施例使用编码组合方法接收和解码消息的流程800的流程图。在一些实例中,流程800对应图1-3B的操作。应理解,其他操作可在图8中所示的流程800之前、期间及/或之后执行。流程800以步骤S801开始且进行至S810。
在步骤S810中,接收输入消息。在步骤S820中,在步骤S820中,使用定长编码以解码消息。例如,混合解码器170的第一解码器122接收输入消息162并解码输入消息162以产生解码消息118。其中,直接从收发器180或透过混合器174接收输入消息162,且使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码来解码输入消息162。在一些实例中,该定长编码使用LDPC码、极性码、海明码、理德-所罗门码或哈达玛码。
在步骤S830中,确定输入消息的传输是否不足以提取对应源消息。在一些实例中,当输入消息不能被解码或者解码消息包括多于预设数目的错误,可确定输入消息的传输不足以提取对应源消息。当确定传输不足以提取源消息时,流程进行至S840;否则,流程进行至步骤S899。在步骤S840中,传输重传请求至源装置。在一些实例中,可由传输接收器190与收发器180一起执行步骤S830和S840。
在步骤S850中,响应接收到的重传请求,源装置传输新奇偶校验码。在步骤S860中,基于来自S810的输入消息和来自S850的奇偶校验码产生重构消息。例如,混合器174可接收来自收发器180的输入消息162和奇偶校验码164并通过使用变长编码至少部分解码输入消息162和奇偶校验码164产生重构消息166。在一些实例中,变长编码可对应基于卷积码的方法,例如卷积码或涡轮码。
在步骤S860之后,流程800进行至S820以使用S860新产生的重构消息而产生更新解码消息。
最后,在步骤S899,成功接收和解码输入消息,且终止流程。
图9为根据本发明一个实施例使用混合编码方法接收和解码消息的流程900的流程图。在一些实例中,流程900对应图1及图4A-5B的操作。应理解,其他操作可在图9中所示的流程900之前、期间及/或之后执行。流程900以步骤S901开始且进行至S910。
在步骤S910中,接收待编码的源消息以用于传输。在步骤S920,使用定长编码以编码源消息。例如,混合编码器120的第一编码器122接收源消息112并编码源消息112以产生编码消息114,其中,使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码来编码源消息112。在一些实例中,该定长编码使用LDPC码、极性码、海明码、理德-所罗门码或哈达玛码。
在步骤S930中,接收请求码率以配置第二编码器。第二编码器可用于通过使用变长编码对来自S920的编码消息进行编码产生奇偶校验码。在一些实例中,变长编码可对应基于卷积码的方法,例如卷积码或涡轮码。例如,传输控制器可接收来自源装置110的其他元件或来自目标装置160的请求码率142。
在步骤S940中,基于请求码率设置第二编码器的编码参数。在步骤S950中,基于设置编码参数编码来自S920的编码消息而产生奇偶校验码。在一些实例中,第二编码器使用具有S940中编码参数的变长编码产生奇偶校验码。例如,第二编码器124可通过编码来编码消息114产生奇偶校验码116。
在步骤S960中,传输编码消息和奇偶校验码至目标装置。例如,收发器130可直接从第一编码器122接收或通过第二编码器124接收编码消息114,并从第二编码器124接收奇偶校验码116,以及透过通信信道150传输编码消息114和奇偶校验码116至目标装置160。
最后,在步骤S970中,当来自S920的编码消息及来自S950的奇偶校验码的传输不足以提取源消息,执行重传处理过程。在一些实例中,S970可包括从目标装置接收具有请求码率的重传请求,且流程进行至S930。在一些实例中,S970可包括接收用于附加奇偶校验码的重传请求且可包括类似于图7中从S740到S770的流程。
在步骤S960或S970之后,流程进行至S999并终止。
图10为根据本发明一个实施例使用混合编码方法接收和解码消息的流程1000的流程图。在一些实例中,流程1000对应图1及图4A-5B的操作。应理解,其他操作可在图10中所示的流程1000之前、期间及/或之后执行。流程1000以步骤S1001开始且进行至S1010。
在步骤S1010中,接收到输入消息和对应的奇偶校验码。在步骤S1020中,基于输入消息和奇偶校验码产生重构消息。例如,混合器174可从收发器180接收输入消息162和奇偶校验码164并产生重构消息166,其中,使用变长编码至少部分解码输入消息162和奇偶校验码164以产生重构消息166。在一些实例中,变长编码可对应基于卷积码的方法,例如卷积码或涡轮码。
在步骤S1030中,使用定长编码解码重构消息。例如,混合解码器170的解码器172从混合器174接收重构消息166并通过使用具有固定码长及/或固定码率的定长编码解码重构消息166以产生解码消息118。。在一些实例中,定长编码可使用LDPC码、极性码、海明码、理德-所罗门码或哈达玛码。
在步骤S1040,当来自S1010的输入消息及奇偶校验码的传输不足以提取对应源消息,执行重传处理过程。在一些实例中,S1040可包括传输具有请求码率的重传请求至源装置,且流程进行至S1010。在一些实例中,S1040可包括传输用于附加奇偶校验码的重传请求且可包括类似于图8中从S830到S860的流程。
在步骤S1030或S1040之后,流程进行至S1099并终止。
尽管本发明以所示实例提出的特定实施例进行描述,然而可对上述实例进行替换、修改及变动。相应地,此处的实施例仅用于说明并非意在限制。在不脱离后续权利要求的范围内可进行改变。
Claims (10)
1.一种源装置,包括:
第一编码器,用于通过编码源消息产生编码消息,其中,使用具有固定码率的定长编码对该源消息进行编码;
第二编码器,用于通过编码该编码消息产生奇偶校验码,其中,使用具有可调码率的变长编码对该编码消息进行编码;
收发器,用于在第一传输期间传输该编码消息;接收重传请求,其中,该重传请求指示该第一传输不足以用于提取该源消息;以及用于响应该重传请求在第二传输期间传输该奇偶校验码。
2.如权利要求1所述的源装置,其特征在于,该收发器用于:
在该第一传输期间传输该编码消息而不传输该奇偶校验码;以及
在该第二传输期间传输该奇偶校验码而不传输该编码消息。
3.如权利要求1所述的源装置,其特征在于,
该第二编码器更用于通过编码该编码消息产生第二奇偶校验码,其中,使用该变长编码对该编码消息进行编码,以及
该收发器更用于接收第二重传请求,其中,该第二重传请求指示该第一传输和该第二传输不足以用于提取该源消息;以及用于响应该第二重传请求在第三传输期间传输该第二奇偶校验码。
4.如权利要求3所述的源装置,其特征在于,该奇偶校验码和该第二奇偶校验码对应于不同码率或不同奇偶校验符号设置。
5.一种目标装置,包括:
混合器,用于通过解码输入消息和奇偶校验码产生重构消息,其中,使用具有可调码率的变长编码解码该输入消息和该奇偶校验码;
解码器,用于使用具有固定码率的定长编码解码该输入消息;以及使用该定长编码解码该重构消息;以及
收发器,用于在第一传输期间接收该输入消息;传输第一重传请求,其中,该第一重传请求指示该第一传输不足以用于提取源消息;以及用于响应该第一重传请求在第二传输期间传输该奇偶校验码。
6.如权利要求5所述的目标装置,其特征在于,
该收发器更用于传输第二重传请求,其中,该第二重传请求指示该第一传输和该第二传输不足以用于提取该源消息;以及用于响应该第二重传请求接收第二奇偶校验码;
该混合器更用于解码至少该输入消息和该第二奇偶校验码以产生第二重构消息,其中,使用该变长编码解码至少该输入消息和该第二奇偶校验码;以及
该解码器更用于使用该定长编码解码该第二重构消息。
7.如权利要求6所述的目标装置,其特征在于,该混合器更用于使用该变长编码解码该输入消息、该第二奇偶校验码及该奇偶校验码以产生该第二重构消息。
8.一种源装置,包括:
第一编码器,用于通过编码源消息产生编码消息,其中,使用具有固定码率的定长编码对源消息进行编码;
第二编码器,用于通过编码该编码消息产生奇偶校验码,其中,基于请求码率使用具有可调码率的变长编码对该编码消息进行编码;
收发器,用于传输该编码消息以及该奇偶校验码。
9.一种目标装置,包括:
收发器,用于接收输入消息及奇偶校验码;
混合器,用于通过解码该输入消息和该奇偶校验码产生重构消息,其中,使用具有可调码率的变长编码解码该输入消息和该奇偶校验码;
解码器,用于使用具有固定码率的定长编码解码该重构消息。
10.如权利要求9所述的目标装置,其特征在于,
该变长编码包括多个解码过程的多个阶段的多次循环,且
该重构消息是通过执行该多个解码过程的该多个阶段的等于或少于一次的完整循环产生的。
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