CN113225157A - 用于无线局域网络的编码方法、相关发送装置及接收装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于无线局域网络的编码方法、相关发送装置及接收装置。一种用于一无线局域网络之编码方法，其包含有以一循环码编码方案将一封包编码为一第一数量之多个第一区块；将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块；以及以一区块码编码方案对该第二数量之该多个第二区块进行编码。

Description

用于无线局域网络的编码方法、相关发送装置及接收装置
技术领域
本发明系指一种用于无线局域网络之编码方法、相关发送装置及接收装置，尤指一种降低无线局域网络干扰的编码方法、相关发送装置及接收装置。
背景技术
在现有的无线局域网络的领域，例如，基于IEEE 802.11的网络，来自其他无线传输的一通用源(common source)的封包传输失败的问题产生。也就是说，IEEE 802.11及其他无线网络系统具有规范接取无线媒介的机制，但无法保证没有干扰的高传输质量。当一传输装置选择以一相当低的数据传输率(较高比例的校验位)进行传输时，具有较长的封包传送区间，其增加了在封包被传送时干扰产生的机率。因此，假使传输装置保持相同的整体封包传输区间并且降低传输速率，在此情形下，固定的封包开销(overhead)将降低系统的整体通量。因此，现有技术有改进的必要。
发明内容
因此，本发明提供一种用于无线局域网络之编码方法、相关发送装置及接收装置，以降低无线局域网络的干扰。
本发明实施例公开一种用于一无线局域网络之编码方法，其包含有以一循环码编码方案将一封包编码为一第一数量之多个第一区块；将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块；以及以一区块码编码方案对该第二数量之该多个第二区块进行编码。
本发明实施例另公开一种用于一无线局域网络之发送装置，其包含有一外环编码器，用来以一循环码编码方案将一封包编码为一第一数量之多个第一区块，并且将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块；以及一内环编码器，用来以一区块码编码方案对该第二数量之该多个第二区块进行编码。
本发明实施例还公开一种用于一无线局域网络之接收装置，其包含有一内环解码器，用来以一区块码编码方案将一封包解码为多个区块码；以及一外环解码器，用来以一循环码编码方案对该多个区块码进行解码。
附图说明
图1为本发明实施例之一发送装置之示意图。
图2为本发明实施例之一编码方法之示意图。
图3为本发明实施例之一接收装置之示意图。
具体实施方式
图1本发明实施例之一发送装置10之示意图。发送装置10可以是无线局域网络(Wireless Local-Area Network，WLAN)的一无线基地台。本发明实施例的发送装置10采用包含一外环编码器102及一内环编码器104的一双层编码方案。外环编码器102用来以一循环码编码方案(cyclic coding scheme)将一封包编码为一第一数量之多个第一区块，并且将第一数量个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块。在一实施例中，外环编码器102可以循环码编码方案或以其他区块码编码方案(block coding scheme)执行编码。内环编码器104用来以一区块码编码方案对第二数量之第二区块进行编码。例如，区块码编码方案可以是一低密度奇偶校验(low-density parity-check，LDPC)码方案或一里德-所罗门(Reed-Solomon，RS)码方案。借由外环编码器102及内环编码器104的编码方案的组合，使得本发明实施例可通过前向错误纠正(forward error correction)以降低中间封包(mid-packet)的干扰，其中，中间封包为封包前导码(preamble)之后的位。
本发明公开的发送装置10的一操作过程可总结为一编码方法20，请参考图2，图2为本发明实施例之编码方法20之示意图。编码方法20系由发送装置10所执行，并且包含下列步骤：
步骤202：开始。
步骤204：以一循环码编码方案将封包编码为第一数量个第一区块。
步骤206：将第一数量个第一区块处理为第二数量个第二区块。
步骤208：以区块码编码方案对第二数量个第二区块进行编码。
步骤210：结束。
在步骤204之前，外环编码器102可将封包分割为多个第一子区块及至少一剩余位，并且将至少一剩余位补上至少一前导数字0。
在一实施例中，假设发送装置10用来处理具有300,000数据位的一封包，其中具有300,000数据位的封包可被分割为689个区块及285位的剩余位，每个区块具有435个位，再将剩余的285个位补上前导数字0，以产生第690个具有435个位的区块。值得注意的是，封包的尺寸并不限于300,000数据位，其他封包尺寸，例如包含有900,000数据位的一封包可分割为三个具有300,000数据位的区块，以进行编码。此外，每一第一子区块之一位长度(即第一子区块的435个位)相关于用于解码之一最大连续可校正数量码字(codeword)。
每一第一子区块被分割为多个第二子区块及至少一剩余子区块，并且将剩余子区块补上至少一前导数字0，以产生第一数量个第一区块，以对应循环码编码方案的一多项式之一最高指数。
在编码300,000位的封包的例子中，具有435位的690个区块的每个区块被分割为43组具有435位的16个子区块以及剩余的2个子区块，其中于2个剩余子区块补上前导数字0以成为产生第44组子区块。如此一来，总共有44组的16个子区块，并且每一组包含16*435＝6,960位。
应用于此实施例的一循环码长度为8191(即8191＝213-1)位，以一有限域(finitefield)GF(2)将多项式x8191–1分解为x–1以及630个不可约的13次方的多项式，在此以p1(x),p2(x),…,p630(x)表示。循环码编码方案的一生成多项式(generator polynomial)为p1(x)*p2(x)*...*p67(x)，其中g(x)的次数为67*13＝871。将具有435位的16个子区块的其中之一转换为多项式可得到具有16*435-1＝6959次方的一多项式i(x)，再乘上生成多项式g(x)以得到具有6959+871＝7830次方的多项式。值得注意的是，循环码编码方案的生成多项式的次方(即871)大约为本实施的第一子区块的位长度(即435位)的两倍(即435*2＝870)。
接着，在16个子区块的每个子区块的最高位补上360个0(即44组6960+360＝7320位)以对应循环码编码方案的多项式的最高指数，进而以次方为871的生成多项式产生次方为8190的多项式，以对应8191位的一位格式(bit pattern)。位格式可组成长度为8191位的一循环码，即将循环码的一码字移位后，也可得到一个码字。
在步骤204中，以循环码编码方案将封包编码为第一数量的第一区块，即将300,000位的封包处理为44组具有7320位后进行循环编码。
在步骤206中，第一数量的第一区块的每一第一区块被处理为第二数量的第二区块。详细而言，第一数量的第一区块被分割为第二数量的第二区块，且第二数量的第二区块的每一第二区块被分裂以及补上至少一前导数字0。
在编码300,000位的封包的例子中是以数据传输率为3/4、区块长度为672位的LPDC码字，将具有8191位的每一循环码分割为具有至多488位的17个区块，以尽可能均匀地分散区块。17个区块为自8191/488＝16.78无条件进位后得到的。17个区块中的14个区块具有482位，17个区块中的3个区块具有481位，并且将所有的17个区块补上前导0至488位。在一实施例中，每一区块被加上一16位的循环冗余校验(cyclic redundancy check)以得到504位的区块。
在步骤208中，以区块码编码方案对第二数量的第二区块进行编码。在一实施例中，以数据传输率为3/4、区块长度为672位的LDPC编码方案对第二区块进行编码，其中具有504位的每一区块于进行LDPC编码后产生具有672位的区块，并且该672位的LDPC码字为交错的。也就是说，先提取第一LDPC码字的循环码1，接着提取第一LDPC码字的循环码2，依此类推。
上述产生的位序列被映像至用于无线局域网络的IEEE 802.11传输的调变符码(modulation symbol)及子载波(subcarrier)，接着再由发送装置10发送封包。
值得注意的是，分别对应于区块长度672位的数据传输率1/2、5/8及13/16的LDPC编码，或者数据传输率为7/8、区块长度为624位的LDPC编码方案，皆适用于本发明。
在上述实施例中，由于干扰被限制于时间，因此对于每一个组合的循环码字，接收装置的周围干扰以及其他错误源不会造成超过两个连续的无效LDPC码字。也就是说，一接收装置可完全地解码封包，因此可成功地降低干扰。
关于对应于编码方法20的一解码流程，在一实施例中，一接收装置用来解调变讯号以及解码每个LDPC码字，本发明对解码的方案并未加以限制。图3为本发明实施例之一接收装置30之示意图。接收装置30包含一内环解码器302及一外环解码器304，可以是WLAN的一无线基地台，以接收来自发送装置的封包。在一实施例中，在接收装置30收到由发送装置10编码的封包后，接收装置30内环解码器302对每一具有672位的LDPC码字进行解码以得到对应的504位，其包含有16位的CRC循环冗余校验和。接着，接收装置30的内环解码器302确认16位的CRC循环冗余校验和以验证解码后的LDPC码字是否为有效的。
当一些解码后的LDPC码字为无效时，接收装置30的外环解码器304将对应于每一循环码的解码后的LDPC码字安排至一移位寄存器。借由平移移位寄存器中的位使接收装置30找到一种移位方式，使得LDPC码字的信息部分(information portion)的所有位对应于有效的LDPC码字。在此例中，由于解码的LDPC码字为循环的，完整的原始循环码字可被容易地自信息部分进行重建，即错误被捕捉。
在此实施例中，由于LDPC码字为交错的，对应于8191位长度的循环码的17个区块的LDPC码字被大致均匀地分散于被发送的封包，所有具有无效的LDPC码字的循环码字被限制于至多两个连续的LDPC码字。也就是说，循环码可以找出一组15个连续的有效LDPC码字，并且正确地解码。
假使干扰影响不超过两个LDPC码字，接收装置30的外环解码器304解码8191位长度的循环码。由于两个435位的区块经由CRC循环冗余校验和被标记为无效的，即2*435＝870位为对应于无效的位。由于870位少于循环码的长度(871位)，即可找到所有无效的位都在一冗余部分的一循环移位，因此，无效位可以错误捕捉方法被检测并且更正。如此一来，用于解码的一最大连续可校正数量相关于第一子区块之位长度及循环码编码方案之生成多项式之次数。
在此实施例中，由于循环码具有871/8191的冗余同位校验(parity check)或稍微超出10％的冗余同位校验(不计算补上的位)，接收装置30可对随机的严重干扰进行解码，其干扰为大约横跨不超过传送封包的整体区间一小部分(大约5％)。在一区间中的干扰脉冲(burst)的影响会取决于干扰的一特定的起始时间及LDPC码字至频率音调(frequencytone)的映射。
在一实施例中，对应于发送装置10的接收装置30可更正至多10％的封包长度的干扰脉冲，其系由于封包具有大约10％的冗余代码的区间，或者在最糟情形下，封包具有大约5％的冗余代码的区间。假设整体封包的区间为2ms，最多至100μs的干扰脉冲可以被更正，在特定情况甚至可以达到200μs。上述区间足够长以保护邻近装置的确认信息(acknowledgment，ACK)帧、要求传送(request-to-send，RTS)、清除传送(clear-to-send，CTS)以及其他短帧的传输。
值得注意的是，上述实施例的封包的数量、循环码编码方案的生成多项式的次方及因式、不同CRC/没有CRC、不同循环码、不同封包区间长度、数据速率及目标脉冲区间皆可根据不同需求或变化，此外，于映像至调变符号前交错LDPC码字的次数，例如，LDPC码字可以被引用两次以上，皆属于本发明的范围。
综上所述，本发明公开一种用于无线局域网络之编码方法、相关发送装置及接收装置，致使用于外环编码器的一错误捕捉移位寄存器的序列解码算法，以检测及修正解码后的内部码的长脉冲所造成的错误，进而降低无线局域网络的干扰。
以上所述仅为本发明之优选实施例，凡依本发明的权利要求范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。
【符号说明】
10：发送装置
102：外环编码器
104：内环编码器
20：编码方法
202～210：步骤
30：接收装置
302：内环解码器
304：外环解码器。

Claims (10)

1.一种用于一无线局域网络的编码方法，包含有：
以一循环码编码方案将一封包编码为一第一数量之多个第一区块；
将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块；以及
以一区块码编码方案对该第二数量之该多个第二区块进行编码。
2.根据权利要求1所述的编码方法，其中该一循环码编码方案将该封包编码为该第一数量之该多个第一区块之步骤包含：
将该封包分割为多个第一子区块及至少一剩余位，其中该至少一剩余位补上至少一前导数字0；
将该多个第一子区块之每一第一子区块分割为多个第二子区块及至少一剩余子区块；以及
将该多个第二子区块补上至少一前导数字0，以产生该第一数量之该多个第一区块，以对应该循环码编码方案之一多项式之一最高指数。
3.根据权利要求1所述的编码方法，其中将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之该多个第二区块包含：
将该多个第一区块之该第一数量分割为该多个第二区块之该第二数量；
分裂该第二数量之该多个第二区块之每一第二区块；以及
将该第二数量之该多个第二区块之每一第二区块补上至少一前导数字0。
4.一种用于一无线局域网络的发送装置，包含有：
一外环编码器，用来以一循环码编码方案将一封包编码为一第一数量之多个第一区块，并且将该第一数量之该多个第一区块之每一第一区块处理为一第二数量之多个第二区块；以及
一内环编码器，用来以一区块码编码方案对该第二数量之该多个第二区块进行编码。
5.根据权利要求4所述的发送装置，其中该外环编码器用来将该封包分割为多个第一子区块及至少一剩余位，其中该至少一剩余位补上至少一前导数字0，将该多个第一子区块之每一第一子区块分割为多个第二子区块及至少一剩余子区块，以及将该多个第二子区块补上至少一前导数字0，以产生该第一数量之该多个第一区块，以对应该循环码编码方案之一多项式之一最高指数。
6.根据权利要求4所述的发送装置，其中该外环编码器用来将该多个第一区块之该第一数量分割为该多个第二区块之该第二数量，分裂该第二数量之该多个第二区块之每一第二区块，以及将该第二数量之该多个第二区块之每一第二区块补上至少一前导数字0。
7.根据权利要求4所述的发送装置，其中在执行该区块码编码方案之前，将该第二数量之该多个第二区块之每一第二区块补上至少一循环冗余校验位。
8.一种用于一无线局域网络的接收装置，包含有：
一内环解码器，用来以一区块码编码方案将一封包解码为多个区块码；以及
一外环解码器，用来以一循环码编码方案对该多个区块码进行解码。
9.根据权利要求8所述的接收装置，其中该外环解码器用来于该封包之该多个区块码之一区块码无效时，解码该封包之该多个区块码之该区块码，并且该区块码被配置至对应于该循环码编码方案之一循环区块码之一移位寄存器。
10.根据权利要求8所述的接收装置，其中该循环码编码方案之一生成多项式之一次数相关于用于解码之一最大连续可校正数量。
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