CN112118018B - 发送器、通信系统及发送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发送器、通信系统及发送方法。本案公开一种发送器，操作于一通信系统。发送器包含一编码电路以及一调变电路。编码电路用来根据一编码关系产生多个编码位，其中编码关系对应于一编码率及一最小距离，且最小距离大于编码率的一倒数。调变电路用来根据编码位产生一发送信号，使编码位于多个子载波上传输，且各编码位是通过该多个子载波的其中一者传输。其中，编码关系对应于多个输出码字，最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离。输出码字的其中一者具有编码位。

Description

发送器、通信系统及发送方法
技术领域
本案系相关于一种发送器、通信系统及发送方法，尤其相关于一种可在范围扩展模式下提供高稳定性的发送器、通信系统及发送方法。
背景技术
当前正在开发的IEEE 802.11bd修订案发表了下一代车联万物(Next GenerationVehicle-to-Everything，V2X)通信。该修订案定义了针对5.9GHz频带及在IEEE Std802.11TM-2016定义的60GHz频带(可选57GHz至71GHz)中的V2X通信之IEEE 802.11介质访问控制层(Medium Access Control layer，MAC layer)和物理层(Physical Layers，PHY)的修改。
作为多个设计目标之一，最终的修订案将提供比IEEE Std 802.11TM-2016更大的范围：该修订案将定义至少一种模式，该模式要比在5.9GHz频带上工作的IEEE Std802.11TM-2016中定义的最低数据速率(在10MHz频道中为3Mb/s)至少低3dB灵敏度级别(即更大范围)。
因此，如何为范围扩展模式提供传输方案也就成为业界所努力的目标之一。
发明内容
因此，本案的主要目的是提供一种可在范围扩展模式下提供高稳定性的发送器、通信系统及发送方法，以克服现有技术的缺点。
本案的实施例公开了一种发送器，操作于一通信系统。该发送器包含一编码电路以及一调变电路。编码电路用来根据一编码关系产生多个编码位，其中编码关系对应于一编码率及一最小距离，且最小距离大于编码率的一倒数。调变电路用来根据编码位产生一发送信号，使编码位于多个子载波上传输，且各编码位是通过子载波的其中一者传输。其中，编码关系对应于多个输出码字，最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离(Hamming distance)。输出码字的其中一者具有多个编码位。
本案的实施例公开了一种通信系统。通信系统包含一编码电路与一调变电路的发送器以及一接收器。编码电路用来根据一编码关系产生多个编码位，其中编码关系对应于一编码率及一最小距离，且最小距离大于编码率的倒数。调变电路用来根据编码位产生一发送信号，使编码位于多个子载波上传输，且各编码位是通过子载波的其中一者传输。其中，编码关系对应于多个输出码字，最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离(Hamming distance)。输出码字的其中一者具有编码位。接收器用来根据编码关系来译码编码位。
本案的实施例公开了一种发送方法。发送方法包含以下步骤：根据一编码关系产生多个编码位，其中编码关系对应于一编码率及一最小距离，且最小距离大于编码率的倒数；及根据编码位产生一发送信号，使编码位于多个子载波上传输，且各编码位是通过子载波的其中一者传输。其中，编码关系对应于多个输出码字，最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离(Hamming distance)。输出码字的其中一者具有编码位。
附图说明
图1是根据本案一实施例所绘示之一通信系统的示意图。
图2是根据本案一实施例所绘示之在多个子载波上发送多个编码位的示意图。
图3是根据本案一实施例所绘示之发送方法的示意图。
具体实施方式
图1是根据本案一实施例所绘示之通信系统10的示意图。通信系统10可以是下一代车联万物(Next Generation Vehicle-to-Everything,V2X)通信系统，并可符合IEEEStd 802.11TM-2016或IEEE 802.11bd中指定的标准，但不限于此。通信系统10包含发送器12以及接收器14。发送器12包括编码电路120与调变电路122。编码电路120与调变电路122可通过例如特殊应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)来实现，但不以此为限。在一些实施例中，发送器12可设置于车辆内，接收器14可以是一无线站或一由道路设置的接入点(AccessPoint)。
编码电路120接收多个输入位b，并根据一编码关系产生多个对应于该多个输入位b的编码位c。在一些实施例中，编码关系可形成为一编码表，且编码电路120可具有一储存该编码表的储存单元，其中，储存单元可通过只读式内存(read-only memory，ROM)、随机存取内存(random-access memory，RAM)等来实现。
调变电路122耦接于编码电路120以接收该多个编码位c，并用来根据该多个编码位c产生一发送信号s。发送信号s可应用于IEEE 802.11指定的一范围扩展模式，其中错误率性能比数据速率更有价值。发送信号s可
以是NFFT子载波上的一正交分频多任务(Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing，OFDM)符号，其中NFFT表示所有子载波的数量。在一些实施例中，调变电路122可具有一快速傅立叶反转换(inverse Fast Fourier transform，IFFT)模块1220。
举例来说，NFFT对于IEEE 802.11系统可为NFFT＝64。该多数个编码位c是通过该多个子载波的一部份来传输(例如全体子载波当中的n个子载波(n<NFFT))，且各该编码位c是通过单一个子载波来传输。
例如，根据本案一实施例，图2示出了案在多个子载波上发送多个编码位。在图2所示的实施例中，编码电路120接收两个输入信息位b0、b1，并将输入信息位b0、b1编码为编码位c0、c1、…、c5。编码位c0、c1、…、c5可由调变电路122进行调变，例如使用二位相位调变(Binary Phase Shift Keying,BPSK)，并且指定给子载波k0、k1、…、k5。通过发送信号s，发送器12通过子载波k0、k1、…、k5发送编码位c0、c1、…、c5。值得注意的是，每个编码位可以经由单一个子载波发送。例如，经由子载波kj.发送编码位cj。
在错误更正码理论的术语或语言中，编码关系可以被视为(n,k,d)区块码，其中，n代表一输出码字长度或等效于该多个编码位之数量，k代表输入信息位的数量，d代表两个不同的输出码字之间的最小汉明距离(Hamming distance)。作为(n,k,d)区块码的编码关系是将k个输入信息位映像到长度为n的输出码字cw，其中输出码字cw可具有该多个编码位c。最小汉明距离d是任两个不同输出码字之不同位置/位的最小值。(n,k,d)码的编码关系具有一编码率k/n。
优选地，(n,k,d)码的选择是最小距离d大于编码率k/n的倒数，如d>n/k。举例来说，在图2所示的实施例，其中k＝2和n＝6，可以采用(6,2,4)码(4>6/2＝3)。其中(6,2,4)码可能如下表I所示：
表I
Figure BDA0002524723280000041
由上述可知，表I中的(6,2,4)码具有4个不同的输出码字cw0～cw3，且两个不同的输出码字cwi与cwj之间的最小汉明距离d为4。如果编码电路120接收到输入信息位为b0b1＝01，则编码电路120会将输出码字cw1＝(c0,…,c5)＝001111输出至调变电路122，此时编码位c0＝0、c1＝0、c2＝1、c3＝1、c4＝1、c5＝1嵌入发送信号s中，且通过子载波k0、k1、…、k5发送。
值得注意的是，表I仅说明了一种(6,2,4)码。进一步而言，有很多种(6,2,4)码与表I中所示的码等效，它们适用于编码电路120所实行的编码关系。举例来说，如下表II示出了另一种(6,2,4)码。在前述错误更正码理论的语言中，表I与表II的两个(n,k,d)码是“等效”的。所有这些等效的(6,2,4)码，其用于内部码且作为IEEE Std 802.11TM-2016系统的部分，都视为本案的范畴。
表II
Figure BDA0002524723280000051
除此之外，在所有码字之间将位的任何固定子集从0翻转到1，反之亦然，将保持所有成对码字之间的距离属性，并且不会改变所涉及的基本原理。举例来说，在表I中所示的(6,2,4)码中将第一位b0从0翻转/重新标记为1与从1翻转/重新标记为0，将产生表III中所示的另一种(6,2,4)码。在前述错误更正码理论的语言中，这是原始码的“转译”或“陪集”。强调地，对于本领域技术人员将显而易见的是，这不会改变本案的基本原理或性质，并且(6,2,4)码的所有此类转译，其用于内部码且作为IEEE Std 802.11TM-2016系统的部分，都视为本案的范畴。
表III
Figure BDA0002524723280000061
此外，从逻辑输入信息位到输出码字的映射没有特殊意义。举例来说，如下表IV所示的由逻辑输入信息位到输出码字的映射遵循与表I相同的原则。从逻辑输入位到任何(6,2,4)码或其转译中之码字的所有此类等效映像，其用于内部码且作为IEEE Std 802.11TM-2016系统的部分，都视为本案的范畴。
表IV
Figure BDA0002524723280000062
除了采用(6,2,4)码之外，还可以使用(8,2,5)码，例如表V中所示的码(需注意，5>8/2＝4)。类似地，所有等效的(8,2,5)码均在本案的范围内。
表V
Figure BDA0002524723280000063
需注意的是，在IEEE 802.11bd系统中，传输/应用于范围扩展模式的双载波调变(dual carrier modulation，DCM)传输信号被使用。在双载波调变中，将成对的波调/子载波进行分组，并且在每对波调/子载波上同时发送相同的数据(或信息位)。在前述错误更正码理论的语言中，双载波调变可视为/描述为(2,1,2)重复码。对于(2,1,2)重复码，将获得10log10d＝10log10 2＝3dB的稳定性增益(可能仅由分配增益贡献)。(2,1,2)重复码可以很容易地扩展为(3,1,3)重复码，以获得更多的分配增益。对于(3,1,3)重复码，将获得10log10d＝10log10 3＝4.7dB的稳定性增益(可能仅由分配增益贡献)。
具体来说，所有重复码皆是d＝n的一种(n,1,d)码。换言之，重复码的最小距离d等于输出码字长度n，即编码率的倒数，亦即d＝1/(1/n)＝n。由此可知，较长的最小距离d会降低编码率1/n，这意味着获得较高的稳定性/多样性增益通常会牺牲编码率。
不同于重复码，在编码电路120内是使用d>n/k的(n,k,d)码之编码关系。以表I-IV中所示的(6,2,4)码为例，稳定性增益为10log10d＝10log104＝6dB，而编码率保持为1/3，与(3,1,3)重复码相同。同样地，与(4,1,4)重复码相比，(8,2,5)码将获得更高的稳定性增益10log10d＝10log105＝7dB，并保持相同的1/4编码率。d>n/k的(n,k,d)码的额外稳定性增益是由编码增益贡献的，其中d>n/k的(n,k,d)码可以通过穷举搜寻而获得2n个潜在码字，以选择可满足最小距离d且d>n/k的k个码字。
因此，利用d>n/k的(n,k,d)码，将在不牺牲编码率的情况下获得更高的稳定性增益。通过部分的子载波来发送编码位将适用于范围扩展模式。
图3是根据本案一实施例所绘示之发送方法的示意图。发送方法30包含步骤302及304发送方法30的详细说明可以参考上述的段落，为了简洁起见不再赘述。
在接收端，接收器14用来根据编码关系对多个编码位c执行译码操作。在一些实施例中，现有技术中已知的Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv(BCJR)算法可用于执行译码操作。
总而言之，本案利用d>n/k的(n,k,d)码，并通过n个子载波发送输出码字或(n,k,d)码的编码位，以实现更高的稳定性增益及保持与重复码相同的编码率。且本案适用于范围扩展模式。
以上所述仅为本案之优选实施例，凡依本案申请权利要求所做之均等变化与修饰，皆应属本案之涵盖范围。
【符号说明】
10:通信系统
12:发送器
120:编码电路
122:调变电路
1220:快速傅立叶反转换模块
14:接收器
30:发送方法
302、304:步骤
b:输入位
c:编码位
s:发送信号。

Claims (10)

1.一种发送器，操作于一通信系统，该发送器包含：
一编码电路，用来根据一编码关系产生多个编码位，其中，该编码关系对应于一编码率及一最小距离，且该最小距离大于该编码率的一倒数；以及
一调变电路，用来根据该多个编码位产生一发送信号，使该多个编码位于多个子载波上传输，且各该编码位是通过该多个子载波的其中一者传输；
其中，该编码关系对应于多个输出码字，该最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离；
其中，该多个输出码字的其中一者具有该多个编码位。
2.根据权利要求1所述的发送器，其中，该发送信号应用于一范围扩展模式。
3.根据权利要求1所述的发送器，其中，该调变电路具有一快速傅立叶反转换模块。
4.根据权利要求1所述的发送器，其中该编码关系对应于一(n,k,d)码，其中，n代表一输出码字长度，k代表输入信息位的一数量，d代表该最小距离，该编码率是k除以n，且(n,k,d)等于(6,2,4)。
5.根据权利要求1所述的发送器，其中该编码关系对应于一(n,k,d)码，其中，n代表一输出码字长度，k代表输入信息位的一数量，d代表该最小距离，该编码率是k除以n，且(n,k,d)等于(8,2,5)。
6.一种通信系统，包含：
一发送器，包括：
一编码电路，用来根据一编码关系产生多个编码位，其中该编码关系对应于一编码率及一最小距离，且该最小距离大于该编码率的倒数；及
一调变电路，用来根据该多个编码位产生一发送信号，使该多个编码位于多个子载波上传输，且各该编码位是通过该多个子载波的其中一者传输；
其中，该编码关系对应于多个输出码字，该最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离；
其中，该多个输出码字的其中一者具有该多个编码位；以及
一接收器，用来根据该编码关系来译码该多个编码位。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其中该编码关系对应于一(n,k,d)码，其中，n代表一输出码字长度，k代表输入信息位的一数量，d代表该最小距离，该编码率是k除以n，且(n,k,d)等于(6,2,4)。
8.根据权利要求6所述的通信系统，其中该编码关系对应于一(n,k,d)码，其中，n代表一输出码字长度，k代表输入信息位的一数量，d代表该最小距离，该编码率是k除以n，且(n,k,d)等于(8,2,5)。
9.一种发送方法，包含：
根据一编码关系产生多个编码位，其中该编码关系对应于一编码率及一最小距离，且该最小距离大于该编码率的倒数；及
根据该多个编码位产生一发送信号，使该多个编码位于多个子载波上传输，且各该编码位是通过该多个子载波的其中一者传输；
其中，该编码关系对应于多个输出码字，该最小距离表示两个不同的输出码字之间的最小汉明距离；
其中，该多个输出码字的其中一者具有该多个编码位。
10.根据权利要求9所述的发送方法，其中该编码关系对应于一(n,k,d)码，其中，n代表一输出码字长度，k代表输入信息位的一数量，d代表该最小距离，该编码率是k除以n，且(n,k,d)等于(6,2,4)或(8,2,5)。
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