TW201826767A - 渦輪解碼方法及裝置 - Google Patents

Abstract

揭露了用於對正交分頻多工(OFDM)符碼進行渦輪解碼之技術，且揭露了用於組合式渦輪解碼與渦輪等化之技術。該等所揭露技術可在接收有線正交分頻多工訊號或無線正交分頻多工訊號且藉由對所接收訊號進行解碼而產生資料及控制位元之接收器中實施。該等技術可被併入一非對稱數位用戶線路接收器或一極高速數位用戶線路接收器內。

Description

渦輪解碼方法、裝置及其非暫態電腦程式產品 【優先權聲明】

本專利申請案主張於2016年4月18日提出申請之第15/132,077號美國專利申請案(現在已公告為第9,608,851號美國專利)之權利，第15/132,077號美國專利申請案為於2014年3月6日提出申請之第14/199,940號美國專利申請案(現在已公告為第9,319,250號美國專利)之部分接續案，第14/199,940號美國專利申請案主張於2013年3月15日提出申請之第61/802,038號美國臨時專利申請案之權利。前述各專利申請案之全部內容皆以引用方式併入本文中。

本文件係關於數位通訊。

諸多現代數位通訊系統皆使用正交分頻多工(Orthogonal Frequency Fivision Multiplexing；OFDM)調變技術。使用各種類型之錯誤校正碼來提高所傳送訊號之穩健性。舉例而言，在例如長期演進(Long Term Evolution；LTE)等無線技術及例如數位用戶線路(digital subscriber line；DSL)等有線技術中會使用正交分頻多工及錯誤編碼。

本文件闡述用於對正交分頻多工調變訊號進行渦輪解碼(turbo decoding)之技術。在某些實施方案中，可使用一種組合式渦輪解碼與渦輪等化(combined turbo decoding and turbo equalization)技術。

在一個態樣中，揭露用於在進行迴旋交錯(convolutional interleaving)之情況下對串列連結格狀編碼調變(Trellis Coded Modulation；TCM)與里德-索羅門(Reed Solomon)區塊碼進行渦輪解碼之方法、系統及裝置。

在另一態樣中，揭露用於利用具有可變大小之星座作為同一碼區塊之一部分在進行迴旋交錯之情況下對串列連結格狀編碼調變與里德-索羅門區塊碼(serially concatenated TCM and Reed Solomon block code)進行渦輪解碼之方法、系統及裝置。其中星座之最低有效位元被進行區塊編碼及格狀編碼，且最高有效位元僅被進行區塊編碼。

在另一態樣中，所揭露技術為多於一個正交分頻多工符碼中之星座提供一緩衝器，此達成在多於一個正交分頻多工符碼內進行迴旋交錯渦輪解碼。另一選擇為，此緩衝器可位於軟輸入軟輸出(Soft Input Soft Output；SISO)星座解映射器之後，以供已解映射星座使用。

在另一態樣中，揭露一軟輸入軟輸出同步緩衝器，用於來自軟輸入軟輸出星座解映射器之僅被區塊編碼之位元。該緩衝器亦自軟輸入軟輸出格狀解碼器接收位元且組合該等位元為複數個位元組。

在另一態樣中，揭露包含一回饋路徑之一渦輪解碼器。

在另一態樣中，揭露包含一管線之一渦輪解碼器，該管線具有與一或多個渦輪解碼迭代對應之複數個管線模組。

在另一態樣中，所揭露資料接收技術使用支援可變大小星座之一星座解映射器及星座映射器。

在附圖、說明及申請專利範圍中陳述此等及其他態樣以及其實施方案及變化形式。

2100‧‧‧過程

2102~2108‧‧‧步驟

D‧‧‧已硬解碼碼字

u₀~u₃‧‧‧位元

v₀~v₁‧‧‧位元

w₀~w₁‧‧‧位元

第1圖例示具有一非迭代解碼器之一數位用戶迴路(digital subscriber loop；DSL)傳送器及接收器；第2圖例示用於並列連結迴旋碼之一編碼器；第3圖例示用於串列連結格狀編碼調變(TCM)與區塊碼之一編碼器；第4圖例示具有一迴旋編碼器及一位元轉換器之一格狀編碼器；第5圖例示一廣義三角形交錯器；第6圖繪示在數位通訊中所使用之各種星座；第7圖例示用於並列連結迴旋碼之一渦輪解碼器；第8圖例示用於串列連結格狀編碼調變與區塊碼之一渦輪解碼器；第9圖為在一數位用戶線路接收器中所使用之一渦輪解碼器之方塊圖表示；第10圖為數位用戶線路控制渦輪解碼之流程圖表示； 第11圖為一數位用戶線路管線解碼模組之方塊圖表示；以及第12圖為一種渦輪解碼與渦輪等化過程之流程圖表示。

在各圖中，相同參考符號指示相同元件。

本發明揭露用於對所接收訊號進行渦輪解碼及渦輪等化以產生資料位元之技術。在本說明書中，使用以下縮寫。

ADSL=非對稱數位用戶線路(Asymmetric Digital Subscriber Line)

AFE=類比前端(Analog Front End)

ASIC=應用專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit)

BPSK=二進制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying)

DSL=數位用戶線路(Digital Subscriber Line)

EPROM=可抹除可程式化唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory)

EEPROM=電可抹除可程式化唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

FEQ=頻域等化器(Frequency Domain Equalizer)

FFT=快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform)

FPGA=現場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array)

HIHO=硬輸入硬輸出(Hard Input Hard Output)

HISO=硬輸入軟輸出(Hard Input Soft Output)

IEEE=電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers)

IFFT=快速傅立葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform)

ITU=國際電訊聯盟(International Telecommunications Union)

LLR=對數似然比(Log Likelihood Ratio)

LSB=最低有效位元(Least Significant Bit)

MAP=後驗最大值(Maximum a Posteriori)

MSB=最高有效位元(Most Significant Bit)

MSE=均方誤差(Mean Squared Error)

n-QAM=正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation)

n-QPSK=正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying)

OFDM=正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

PAR=峰均比(Peak to Average Ratio)

SIHO=軟輸入硬輸出(Soft Input Hard Output)

SISO=軟輸入軟輸出(Soft Input Soft Output)

SNR=訊雜比(Signal to Noise Ratio)

SOVA=軟輸出維特比演算法(Soft Output Viterbi Algorithm)

SSE=平方誤差總和(Sum of Squared Errors)

TCM=格狀編碼調變(Trellis Coded Modulation)

VDSL=極高速數位用戶線路(Very High Speed Digital Subscriber Line)

關於非對稱數位用戶線路(ADSL)收發器及極高速數位用戶線路(VDSL)收發器之國際電訊聯盟(ITU)標準規定了在進行迴旋交錯之情況下由連結格狀編碼調變(TCM)與里德-索羅門區塊碼組成之一錯誤校正碼。該等標準亦規範了正交分頻多工(OFDM)以調變與解調變。正交分頻多工為一種多載波技術，其在調變時使用一快速傅立葉逆變換(IFFT)且在解調變時使用一快速傅立葉變換(FFT)。在快速傅立葉逆變換及快速傅立葉變換(即，指派給每一載波)之頻段(frequency bin)中訊號星座之大小為可變的。該等星座之最低有效位元被進行區塊編碼及格狀編碼，而最高有效位元僅被進行區塊編碼。此種提供更大錯誤校正保護之安排為有益的，在現實生活的實體傳輸媒體中，通常，雜訊對最低有效位元之影響較大而對最高有效位元之影響並不那麼大。

渦輪解碼顯著地提高錯誤校正碼之編碼增益。渦輪解碼係為對連結碼之迭代解碼。其最初係針對並列連結迴旋碼而設計，且已被擴展至串列連結迴旋碼、連結格狀編碼調變、以及連結格狀編碼調變與區塊碼。

當今與非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標 準相容之接收器已完成一單次解碼；其尚不能夠迭代地進行解碼。在某些實施例中，藉由使該等接收器能夠利用具有可變大小星座之正交分頻多工在進行迴旋交錯之情況下對連結格狀編碼調變與里德-索羅門區塊碼進行渦輪解碼，該等接收器之編碼增益將會提高。

第1圖繪示具有一非迭代解碼器之一數位用戶線路傳送器及一數位用戶線路接收器之一方塊圖實例。在非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中對連結碼進行之傳統解碼係使用一單遍非迭代解碼。一軟輸入星座解映射器位於該解碼器之前。該星座解映射器之輸入為複數個星座點(各該星座點表示一至十五個位元)以及各該星座所表示之位元之數目。輸出為複數個已編碼位元。對二個最低有效位元(其被進行區塊編碼及格狀編碼)之輸出為軟輸出(例如：0及1，帶有可靠性資訊)。對十三個最高有效位元(其僅被進行區塊編碼)之輸出為硬輸出(例如，0及1決策，不帶有任何可靠性資訊)。來自星座解映射器之軟輸出去到一軟輸入硬輸出維特比解碼器。來自維特比解碼器之硬輸出及來自星座解映射器之硬輸出去到一同步緩衝器。此種處理使來自星座解映射器之輸出延遲以考量到維特比解碼器之延時，且組合該等位元為複數個位元組。來自同步緩衝器之位元組去到一迴旋解交錯器。已解交錯位元組變為被輸入至一硬輸入硬輸出里德-索羅門解碼器之碼字。某些硬輸出里德-索羅門解碼器在使用位元級硬資訊之同時可使用位元組級軟資訊來進行錯誤與擦除解碼。

用於對連結格狀編碼調變與區塊碼進行渦輪解碼之傳統技術一直是針對一固定大小星座，其中該星座之所有位元被進行區塊編碼及格狀編碼。第2圖例示用於並列連結迴旋碼之一編碼器。第3圖例示用於串列連結格狀編碼調變(TCM)與區塊碼之一編碼器。第4圖例示具有一迴旋 編碼器及一位元轉換器之一格狀編碼器。

作為對非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中對碼進行渦輪解碼之一替代方案，已提議將不同類型之碼添加至該等標準，因此已存在用於迭代解碼之先前技術。已提議添加並列連結迴旋碼、被進行格狀編碼調變之並列連結迴旋碼、以及低密度同位檢查碼(low density parity check code)。

在進行迴旋交錯之情況下對串列連結格狀編碼調變與里德-索羅門區塊碼進行渦輪解碼

在某些實施例中，可利用具有可變大小之星座作為同一碼區塊之一部分在進行迴旋交錯之情況下對串列連結格狀編碼調變與里德-索羅門區塊碼執行渦輪解碼。如前面所提及，星座之最低有效位元被進行區塊編碼及格狀編碼，而最高有效位元僅被進行區塊編碼。

可為多於一個正交分頻多工符碼中之星座提供一緩衝器。該緩衝器達成在多於一個正交分頻多工符碼內進行迴旋交錯渦輪解碼。另一選擇為，此緩衝器可位於軟輸入軟輸出星座解映射器之後，以供已解映射星座使用。在各種實施例中，該緩衝器可大至足以保存2至8個正交分頻多工符碼中之星座。舉例而言，在某些實施例中，該緩衝器之長度可為64K。

一軟輸入軟輸出同步緩衝器可用於來自軟輸入軟輸出星座解映射器之僅被區塊編碼之位元，且亦可自軟輸入軟輸出格狀解碼器接受位元並組合該等位元為複數個位元組。另一選擇為或，額外地，一同步緩衝器可用於來自軟輸入軟輸出星座解映射器之僅被區塊編碼之位元，且亦可自軟輸入硬輸出格狀解碼器接受位元並組合該等位元為複數個位元組。

在某些實施例中，於非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中，一渦輪解碼器在進行迴旋交錯之情況下支援或解碼串列連結格狀編碼調變與里德-索羅門區塊碼。該渦輪解碼器支援具有可變大小之星座(例如，參見第6圖)，其中最低有效位元被進行區塊編碼及格狀編碼，而最高有效位元僅被進行區塊編碼。可在多個正交分頻多工時域符碼內執行迴旋交錯。

在某些實施例中，一渦輪解碼器包含複數個用於以數位用戶線路標準、非對稱數位用戶線路標準、極高速數位用戶線路標準及類似標準來對錯誤校正碼進行渦輪解碼之模組，其中包含：一用於多於一個正交分頻多工符碼中之星座之緩衝器、一軟輸入軟輸出星座解映射器、一軟輸入軟輸出格狀解碼器、一軟輸入軟輸出同步緩衝器、一軟輸入軟輸出迴旋解交錯器、一軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼器及一軟輸入軟輸出迴旋交錯器。或者包含：一用於多於一個正交分頻多工符碼中之星座之緩衝器、一軟輸入軟輸出星座解映射器、一軟輸出硬輸出格狀解碼器、一同步緩衝器、一迴旋解交錯器、一硬輸入軟輸出里德-索羅門解碼器及一軟輸入軟輸出迴旋交錯器。

非對稱數位用戶線路及極高速數位用戶線路為在調變時使用一快速傅立葉逆變換(IFFT)且在解調變時使用一快速傅立葉變換(FFT)之多載波系統。快速傅立葉逆變換及快速傅立葉變換之頻段其中之每一者在一訊號星座中皆包含一點。在該方案中，各該星座點為歐幾里得平面(Euclidean plane)中由一複數Z=X+jY表示之一點，該複數表示已調變資料。對於硬資料，X及Y可為奇數，例如，如在非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中所定義。該等星座可具有可變大小，例如，各 該星座點可表示1至15個位元。即，對每一頻段進行之調變可介於自二進制相移鍵控至32K正交振幅調變之範圍內。某些頻段可未被使用，且表示0位元。有一表格儲存了自f=0至最高傳送頻段之每一頻段(副載波)之資料位元之數目。n個資料位元被映射至2^n個星座點其中之一。

由非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準所使用之里德-索羅門編碼為一種在加洛亞場(Galois Field)GF(2⁸)中進行運算的傳統基於位元組之里德-索羅門碼。其中訊息位元組之數目為k，同位位元組之數目為r，且碼字位元組之數目為n=k+r。

訊息多項式為 m ( x )= m ₀ x ^k-1+ m ₁ x ^k-2+...+ m _k-2 x + m _k-1。

同位多項式為 p ( x )= p ₀ x ^r-1+ p ₁ x ^r-2+...+ p _r-2 x + p _r-1。

生成多項式為 g ( x )=( x +α)( x +α²)( x +α³)...( x +α^r)。

碼字為 c ( x )= m ( x ) x ^r+ p ( x )。

且 p ( x )= m ( x ) x ^r mod g ( x )。

第5圖例示一廣義三角形交錯器。由非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準所使用之迴旋交錯器為一廣義三角形交錯器。里德-索羅門碼字之位元組被隨著位元組索引 i 線性地變化之一量所延遲。位元組 B _i 被延遲(D-1)× i 個位元組，其中D為交錯器深度。且(D-1)=M×K。其中K為交錯器區塊深度(或延遲線路之數目)，且M為位元組之一非負整數。

再次參照第4圖，由非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準所使用之格狀編碼為維氏4維16狀態碼(Wei’s 4D 16 state code)。位元u₂...u₁被輸入至編碼率為2/3之一遞迴系統性迴旋編碼器，該遞 迴系統性迴旋編碼器輸出位元u₂...u₀。位元u₃...u₀被輸入至一位元轉換器，該位元轉換器具有方程式v₁=u₁+u₃、v₀=u₃、w₁=u₀+u₁+u₂+u₃、w₀=u₂+u₃。位元v₁...v₀及w₁...w₀變為被輸入至進行交替映射之星座映射器之二個最低有效位元。

參照第9圖，在某些實施例中，對所接收時域數位用戶線路訊號進行濾波且可在時域中將其等化。自已濾波且已等化之訊號去除循環擴張(cyclic extension)，進而得出長度與調變快速傅立葉逆變換之長度相匹配之一時域訊號。一快速傅立葉變換將該時域訊號變換成處於頻域之訊號星座中之點。結果可為每一所使用頻段得出一個星座點。該等星座點去到一頻域等化器(Frequency Domain Equalizer；FEQ)，該頻域等化器對各該星座點進行一次複數乘法，以校正振幅及相位。

已等化星座點去到一星座緩衝器，該星座緩衝器供多於一個正交分頻多工符碼中之星座點使用。該星座緩衝器對於迴旋交錯之範圍而言係足夠大的，乃因外來資訊係根據可能已在多於一個正交分頻多工符碼內進行交錯之里德-索羅門碼字位元組而回饋。在某些實施例中，該星座緩衝器之結構為一滑動窗口型結構或一移位暫存器型結構。隨後，一並列至串列轉換器將星座點輸出至一軟輸入軟輸出星座解映射器。另一選擇為，可緩衝複數個已解映射星座。

該軟輸入軟輸出星座解映射器具有二個輸入：表示一至十五個位元之星座點以及各該星座所表示之位元之數目。一位元表儲存由每一頻段所攜載之位元之數目。該軟輸入軟輸出星座解映射器輸出已編碼資料以供進行軟解碼。對於錯誤校正碼而言，軟輸入及軟輸出係指被表示為一對數似然比(log likelihood ratio；LLR)之資料位元。其中對於資料位元 d ， LLR( d )=log(Pr( d =1)/Pr( d =0))或一近似式。該軟輸入軟輸出星座解映射器亦可接受已由一軟輸入軟輸出星座映射器重新編碼且重新映射之外來資訊。

解碼器可輸出藉由後驗最大值演算法準確地計算或利用一並行路徑(對於格狀解碼器)或一並行碼字(對於區塊解碼器)之概念近似地計算對數似然比。將所接收碼字稱為R，將所接收軟位元集合稱為 r _n，並將距R具有最小歐幾里德距離之已硬解碼碼字稱為D，且將位元稱為 d _n。將距R具有最小歐幾里德距離之並行碼字稱為C_n，且 c _n=~ d _n。然後所使用之近似式包含：LLR_n d _n×((R-C_n)-(R-D))。且，LLR_n d _n×((R-C_n)²-(R-D)²)/4。

硬輸入里德-索羅門解碼器可基於代數解碼演算法(algebraic decoding algorithm)，包含伯利坎普-梅西(Berlekamp Massey)演算法、歐幾里德演算法及彼得森-葛侖斯坦-徹勒(Peterson Gorenstein Zierler)演算法其中之一。硬輸入里德-索羅門解碼器可基於對解碼可靠性之代數指示或基於所輸入訊雜比、均方誤差或平方誤差總和而輸出對數似然比。代數解碼之中間結果或最終結果可提供對解碼可靠性之指示。中間結果或最終結果可指示以下條件其中之一或多者：1.所輸入碼字之症狀多項式(syndromes polynomial)等於0。2.錯誤定位多項式(error locator polynomial)之程度小於或等於可校正錯誤之數目。3.錯誤評估多項式(error evaluator polynomial)之程度小於錯誤定位多項式之程度。4.錯誤位置具有非零錯誤量值。5.已校正碼字之症狀多項式等於0。

所有已編碼位元皆被進行里德-索羅門區塊編碼及交錯。最低有效位元亦被進行格狀編碼，且去到一軟輸入軟輸出格狀解碼器或軟輸 入硬輸出格狀解碼器或硬輸入軟輸出格狀解碼器。對於二位元星座至十五位元星座，對二個最低有效位元進行格狀編碼，而對於一位元星座，對一個位元進行格狀編碼。

使用符號L(；；)_n來指迭代n之位元之對數似然比。其中第一參數指代碼：對於內碼為i，且對於外碼為o。第二參數指代解碼器：對於輸入為i，對於輸出為o，對於外來資訊為e，且對於先驗資訊為a。並且，第三參數為可選的，且指代位元之範圍：對於最高有效位元(MSB)為m，且對於最低有效位元(LSB)為l。

第10圖為數位用戶線路控制渦輪解碼之流程圖表示。第11圖為一數位用戶線路管線解碼模組之方塊圖表示。在各種實施例中，格狀解碼器可為軟輸入軟輸出格狀解碼器或軟輸入硬輸出格狀解碼器。來自軟輸入軟輸出星座解映射器之2個最低有效位元為被輸入至軟輸入軟輸出(或軟輸入硬輸出)格狀解碼器所接收之已編碼位元。且，先驗資訊之3個位元被輸入至軟輸入軟輸出(或軟輸入硬輸出)格狀解碼器。對於第一迭代，先驗資訊=0。對於後續迭代，先驗資訊為來自軟輸入軟輸出迴旋交錯器之3個軟位元(其為3個已解碼位元)，該3個軟位元對應於來自軟輸入軟輸出星座解映射器之4個已編碼最低有效位元，即，來自二個連續星座各者之2個已編碼最低有效位元。去到內解碼器之先驗資訊L(i；a)為來自外解碼器上一迭代之已交錯外來資訊~L(o；e)之3個已緩衝最低有效位元。其中L(i；o)為內解碼器之輸出，且內外來資訊L(i；e)=L(i：o)-L(i；a)。

在某些實施例中，用於軟輸入軟輸出格狀解碼之演算法為後驗最大值演算法之對數版本(logarithmic version of Maximum a Posteriori algorithm；log MAP)及軟輸出維特比演算法(SOVA)。此二種演算法對格 子執行竭盡式搜尋(exhaustive search)，且對於一16狀態碼而言為切實可行的。後驗最大值演算法之對數版本及軟輸出維特比演算法二者皆具有使用正向傳遞及反向傳遞之版本，或者係僅以一滑動窗口之形式而正向進行。在非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中所使用之格狀碼為維氏4維16狀態格狀碼，此會對解碼器施加複數個特定要求。後驗最大值演算法之對數版本使用加法來代替後驗最大值演算法中之乘法，且後驗最大值演算法之對數版本已被證明為等效於軟輸出維特比演算法。在低E_b/N₀比率下，後驗最大值演算法之對數版本之效能可超出軟輸出維特比演算法多達.7dB。

參照第7圖及第8圖，在某些實施例中，用於軟輸入硬輸出格狀解碼之演算法為維特比演算法。該維特比演算法對格子執行竭盡式搜尋，且對於一16狀態碼而言為可行的。在非對稱數位用戶線路標準及極高速數位用戶線路標準中所使用之格狀碼為維氏4維16狀態格狀碼，此會對解碼器施加複數個特定要求。

在某些實施例中，渦輪解碼之前幾次迭代之其中之一或多者其通常以高位元錯誤率(與靠後之迭代相較)運作，可使用軟輸入軟輸出格狀解碼，其中格狀解碼之軟輸出為里德-索羅門解碼可提供其他可靠性資訊，且渦輪解碼之靠後之迭代(其可以低位元錯誤率運作)可使用軟輸入硬輸出格狀解碼。

參照第10圖及第11圖，將來自內解碼器之資料及任何外來資訊L(i；e)以及去到外解碼器之輸入之已交錯最高有效位元~L(o；i；m)輸入至軟輸入軟輸出(或硬輸入硬輸出)同步緩衝器。同步緩衝器用於同步來自軟輸入軟輸出星座解映射器的僅被進行區塊編碼之最高有效位元與來自格狀 解碼器的具有一解碼延時之資料及任何內外來資訊L(i；e)。注意，具有3或更多個位元之星座具有最高有效位元。在同步之後，組合軟位元或硬位元為複數個軟位元組或複數個硬位元組。來自同步緩衝器之位元組去到一迴旋解交錯器。已解交錯位元組為碼字L(o；i)，其被輸入至外軟輸入軟輸出(或硬輸入軟輸出)里德-索羅門解碼器。

接下來，對里德-索羅門外碼執行軟輸入軟輸出(或硬輸入軟輸出)解碼。其中L(o；i)為解碼器之系統性輸入，且L(o；o)為解碼器之輸出，外來資訊為L(o；e)。

後驗最大值演算法之對數版本及軟輸出維特比演算法當前對於用於對里德-索羅門碼進行解碼係不切實際的。軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼之某些其他可能方法包含：可靠性輔助硬決策解碼演算法(Reliability assisted hard decision decoding algorithm)，包含尾追型(Chase type)演算法；代數列表解碼演算法(Algebraic list decoding algorithm)，包含克特爾(Koetter)演算法及瓦爾迪(Vardy)演算法；排序統計解碼(Ordered statistics decoding)，包含盒匹配演算法(box and match algorithm)及迭代解碼演算法(iterative decoding algorithm)。

硬輸入軟輸出里德-索羅門解碼之可能方法包含：硬決策代數解碼演算法(Hard decision algebraic decoding algorithm)，其中所輸出對數似然比基於代數解碼之中間結果或最終結果；以及隨機式尾追型演算法(Stochastic Chase type algorithm)。

將來自軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼器或硬輸入硬輸出里德-索羅門解碼器之外來資訊L(o；e)回饋至一軟輸入軟輸出迴旋交錯器，進而得出~L(o；e)。藉由一迴旋交錯器，依據處於如下三個解碼階段中之位元來 計算已交錯外來資訊：已由外解碼器完成解碼之位元；正由外解碼器解碼之位元；一外碼字尚未被解交錯且具有等於0之外來資訊之位元。

已交錯外來資訊可在多於一個正交分頻多工符碼內延伸。自星座緩衝器讀取一或多個正交分頻多工符碼中之星座，且將該等星座與其先驗資訊同步地輸入至軟輸入軟輸出星座解映射器。

解碼迭代繼續經歷軟輸入軟輸出格狀解碼、軟輸入軟輸出同步、軟輸入軟輸出解交錯、軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼、及軟輸入軟輸出交錯。另一選擇為，可執行迭代經歷軟輸入硬輸出格狀解碼、同步、解交錯、硬輸入軟輸出里德-索羅門解碼、及軟輸入軟輸出交錯。

在各解碼器在輸出上達成一致(各輸出相匹配)時，便將迭代解碼視為已收斂。迭代之次數通常大於或等於2次且小於或等於64次，此後可輸出複數個硬位元作為已解碼資料。在某些實施例中，亦可併入有一硬輸出代數里德-索羅門解碼器，且在其指示已成功進行解碼時輸出複數個硬位元。

用於迭代解碼之渦輪架構使用各該解碼區塊及回饋其中之一者。一管線架構(其類似於迴圈展開(loop unrolling))為一種替代方案。參照第11圖，一管線架構含有多個解碼模組，通常每一解碼迭代一個模組。在用於對數位用戶線路進行解碼之管線架構中，一解碼模組可含有：一軟輸入軟輸出格狀解碼器、一軟輸入軟輸出同步緩衝器、一軟輸入軟輸出迴旋解交錯器、一軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼器、一軟輸入軟輸出迴旋交錯器。在某些實施例中，一解碼模組可含有：一軟輸入硬輸出格狀解碼器、一同步緩衝器、一迴旋解交錯器、一硬輸入軟輸出里德-索羅門解碼器、及一軟輸入軟輸出迴旋交錯器。

在某些實施例中，各解碼模組被串聯連接。其中各該模組之輸入為軟輸入軟輸出星座解映射器之最低有效位元輸出及最高有效位元輸出、以及來自上一模組之先驗資訊。輸出為來自軟輸入軟輸出里德-索羅門解碼器或硬輸入軟輸出里德-索羅門解碼器之已交錯硬位元及先驗資訊。第一模組之先驗資訊被設定為0。對於其他模組，其先驗資訊係由一前一模組產生，且最後一個工作模組產生已硬解碼位元。

管線架構解碼模組亦可各自含有一軟輸入軟輸出星座解映射器及一軟輸入軟輸出星座映射器。在此情形中，該等映射器將接受星座而非軟輸入軟輸出星座解映射器之輸出來作為輸入。

第12圖為一種用於數位用戶線路渦輪解碼之過程2100之流程圖表示。在2102處，在一同步緩衝器中，自一星座解映射器及一格狀解碼器接收已編碼資料。在2104處，對同步緩衝器之一輸出進行迴旋解交錯。在2106處，對同步緩衝器之已解交錯輸出進行解碼。在2108處，自該已解交錯輸出產生複數個已軟解碼位元或複數個已硬解碼位元。

應瞭解，本發明揭露了用於對正交分頻多工符碼進行渦輪解碼之技術。更應瞭解，本發明亦揭露了用於組合式渦輪解碼與渦輪等化之技術。該等所揭露技術可在接收有線正交分頻多工訊號或無線正交分頻多工訊號且藉由對所接收訊號進行解碼而產生資料及控制位元之接收器中實施。

更應瞭解，本發明揭露了軟輸入軟輸出或硬輸入軟輸出或軟輸入硬輸出在位元解碼管線中之使用。在各種實施例中，可基於硬體約束及設計約束來將軟決策邏輯與硬決策邏輯混合並匹配。此外，一上一級之軟(或硬)輸出將必須被對應地輸入至一下一級之一軟(或硬)輸入。此 外，熟習此項技術者亦將瞭解，一渦輪解碼器之輸入通常為軟資訊，且在某些情形中僅為星座之複數個最低有效位元。在本文所述之迭代過程中，自一個迭代傳遞至一下一迭代之先驗資訊為軟資訊，但在每一迭代之內，各模組可基於實施方案資源來使用軟資訊或硬資訊，俾使一上一模組之輸出與一下一模組之(軟或硬)輸入相匹配。

所揭露實施例及其他實施例、以及本文件所述功能操作及模組可以數位電子電路或以電腦軟體、韌體或硬體(包含本文件所揭露之結構、以及其結構等效物)、或者以上述其中之一或多者之組合來實施。所揭露實施例及其他實施例可被實施為一或多個電腦程式產品，即，編碼於一電腦可讀取媒體上以供資料處理裝置執行或以控制資料處理裝置之操作之一或多個電腦程式指令模組。電腦可讀取媒體可為一機器可讀取儲存器件、一機器可讀取儲存基板、一記憶體器件、一達成一機器可讀取傳播訊號之物質組成物、或上述其中之一或多者之一組合。術語「資料處理裝置」囊括用於處理資料之所有裝置、器件及機器，例如包含一可程式化處理器、一電腦、或者多個處理器或多個電腦。除硬體以外，該裝置亦可包含為所討論電腦程式創建一執行環境之程式碼(code)，例如，構成一處理器韌體、一協定堆棧(protocol stack)、一資料庫管理系統、一作業系統、或上述其中之一或多者之一組合的程式碼。一傳播訊號為一人工產生之訊號(例如，一由機器產生之電訊號、光學訊號或電磁訊號)，該訊號被產生用以編碼供傳送至適合接收器裝置之資訊。

一電腦程式(亦被稱為一程式、軟體、軟體應用程式、指令碼(script)、或程式碼)可以任何形式之程式設計語言(包含編譯語言或解譯語言)來編寫，且其可被部署成任何形式，包含被部署為一獨立程式或 一模組、一組件、一子常式、或其他適於在一計算環境中使用之單元。一電腦程式未必對應於一檔案系統中之一檔案。一程式可儲存於亦保存其他程式或資料之一檔案之一部分中(例如，儲存於一標記語言文件(markup language document))中之一或多個指令碼)、儲存於專用於所討論程式之一單個檔案中、或儲存於多個協調檔案(例如，複數個儲存一或多個模組、一或多個子程式、或一或多個程式碼部分之檔案)中。一電腦程式可被部署成在一個電腦上執行或在多個電腦上執行，該多個電腦位於一個站點處或係跨多個站點分佈且藉由一通訊網路互連。

本文件中所述之過程及邏輯流程可由一或多個可程式化處理器執行，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式以藉由對所輸入資料進行操作且產生輸出來執行複數個功能。該等過程及邏輯流程亦可由特殊用途邏輯電路(例如，一現場可程式化閘陣列(field programmable gate array：FPGA)或一應用專用積體電路(application specific integrated circuit；ASIC))來執行，且裝置亦可被實施為該特殊用途邏輯電路。

適用於執行一電腦程式之處理器包含例如一般用途微處理器及特殊用途微處理器、以及任一類數位電腦之任一或多個處理器。一般而言，一處理器將自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或自其二者接收指令及資料。一電腦之必要元件為用於執行指令之一處理器以及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體器件。一般而言，一電腦亦將包含用於儲存資料之一或多個大容量儲存器件(例如，磁碟、磁光碟或光碟)，或者將被操作性地耦合成自該一或多個大容量儲存器件接收資料或傳送資料至該一或多個大容量儲存器件或者進行此二種操作。然而，一電腦無需一定具有此等器件。適用於儲存電腦程式指令及資料之電腦可讀取媒體包含所有形式 之非揮發性記憶體、媒體及記憶體器件，例如包含：半導體記憶體器件，例如，可抹除可程式化唯讀記憶體、電可抹除可程式化唯讀記憶體、及快閃記憶體器件；磁碟，例如，內部硬碟或可抽換式磁碟；磁光碟；以及光碟唯讀記憶體(CD ROM)及數位視訊光碟唯讀記憶體(DVD-ROM)。處理器及記憶體可由特殊用途邏輯電路來補充或併入於特殊用途邏輯電路中。

儘管本文件含有諸多細節，然而，此等細節不應被理解為係對已主張發明或可主張內容之範圍之限制，而僅係對特定實施例所特有之特徵之說明。本文件在各單獨實施例之上下文中所述之某些特徵亦可以組合形式實施於一單個實施例中。相反地，在一單個實施例之上下文中所述之各種特徵亦可分別地或以任一適合子組合形式實施於多個實施例中。此外，雖然上文可將各特徵闡述為以某些組合形式起作用且甚至最初被主張為如此，但一所主張組合中之一或多個特徵在一些情形中可自該組合去除，且所主張組合可變為一子組合或一子組合之一變化形式。類似地，儘管在附圖中以一特定次序繪示了複數個操作，但此不應被理解為要求：應以所示特定次序或以順序次序來執行此等操作，或者應執行所有所例示操作，以達成所需結果。

本文僅揭露了幾個實例及實施方案。可基於所揭露內容而對所述實例及實施方案以及其他實施方案作出變化、潤飾及增強。

Claims (25)

1. 一種用於對一具有複數個正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；OFDM)符碼之串流進行解碼之渦輪解碼(turbo decoding)方法，在該串流中，藉由對一第一數目個最低有效位元(least significant bit)進行區塊編碼(block coding)及格狀編碼(trellis coding)且對一第二數目個最高有效位元(rnost significant bit)僅進行區塊編碼而產生複數個星座(constellation)，該方法包含：接收該等正交分頻多工(OFDM)符碼；將該等正交分頻多工符碼解調變以獲得複數個具有可變大小之訊號星座，將該等訊號星座連同關於由該等訊號星座中之各該星座所表示之位元之一數目的資訊一起輸入至一軟輸入軟輸出(Soft Input Soft Output；SISO)星座解映射器；以及使一軟輸入軟輸出(SISO)星座解映射器對該等具有可變大小之星座進行操作，進而產生一輸出以供進行後續軟解碼。
2. 如請求項1所述之方法，更包含：對該迴旋解交錯步驟之一已解碼輸出執行迴旋交錯(convolutional interleaving)。
3. 如請求項1所述之方法，更包含：同步來自一軟輸入軟輸出格狀解碼器(SISO trellis decoder)之複數個軟輸入與來自該軟輸入軟輸出星座解映射器之複數個軟輸入以產生複數個位元，且組合該等位元為複數個位元組。
4. 如請求項1所述之方法，更包含： 對於該等正交分頻多工符碼至少其中之二，在一星座緩衝器中緩衝該等訊號星座中之複數個星座。
5. 如請求項1所述之方法，更包含：對於該等正交分頻多工符碼至少其中之二，緩衝自該軟輸入軟輸出星座解映射器輸出之一數目個已解映射星座。
6. 如請求項1所述之方法，更包含：產生複數個已硬編碼位元，其中該產生該等已硬編碼位元之步驟係為一迭代過程，在該迭代過程中，使用一緩衝器自一傳入訊框提取一數目個位元。
7. 一種用於對一具有複數個正交分頻多工(OFDM)符碼之串流進行解碼之渦輪解碼裝置，至少部分地以硬體來實施且具有一回饋架構或管線架構以及一或多個高階模組，在該串流中，藉由對一第一數目個最低有效位元進行區塊編碼及格狀編碼且對一第二數目個最高有效位元僅進行區塊編碼而產生複數個星座，該渦輪解碼裝置包含：一用於將複數個正交分頻多工符碼解調變以獲得複數個具有可變大小之訊號星座之模組；一用於將該等訊號星座連同關於由該等訊號星座中之各該星座所表示之位元之一數目的資訊一起提供至一軟輸入軟輸出(SISO)星座解映射器之模組；以及一具有複數個軟輸入軟輸出(SISO)或複數個軟輸入硬輸出(SIHO)且用於將該等具有可變大小之星座解映射成複數個已編碼位元之模組；一具有複數個軟輸入軟輸出或複數個軟輸入硬輸出且用於解碼一 格狀碼之模組；一具有複數個軟輸入軟輸出或複數個硬輸入硬輸出(Hard Inputs Hard Outputs；HIHO)，用於同步來自該用於解碼該格狀碼之模組之複數個輸入以及來自該用於將該等星座解映射之模組之複數個輸入，組合該等位元為複數個位元組，且輸出該等位元組之模組；一具有複數個軟輸入軟輸出或複數個硬輸入硬輸出且用於對該等位元組進行迴旋解交錯之模組；一具有複數個軟輸入軟輸出或複數個硬輸入軟輸出(Hard Inputs Soft Outputs；HISO)且用於對該等已解交錯位元組進行解碼且產生複數個已軟解碼或已硬解碼位元組；以及一具有複數個軟輸入軟輸出且用於對該等已解碼位元組進行迴旋交錯並將一先驗資訊(priori information)提供至該用於解碼該格狀碼之模組。
8. 如請求項7所述之裝置，更包含：一具有複數個軟輸入軟輸出且用於緩衝該等訊號星座中之多個星座之模組，其中該數目大於或等於在對該等正交分頻多工符碼進行編碼時所使用之一交錯深度(depth of interleaving)。
9. 如請求項7所述之裝置，更包含：一具有複數個軟輸入軟輸出且用於緩衝自該軟輸入軟輸出星座解映射器輸出之多個經解映射星座之模組，其中該數目大於或等於在對該等正交分頻多工符碼進行編碼時所使用之一交錯深度。
10. 如請求項7所述之裝置，更包含： 一具有複數個軟輸入軟輸出且用於緩衝一正交分頻多工符碼中對應於該等位元之一或多個資料訊框之模組。
11. 如請求項7所述之裝置，更包含一用於產生複數個已硬編碼位元之模組，其中該用於產生該等已硬編碼位元之模組係使用一迭代過程，俾使對於除最後一個迭代以外之所有迭代，使用一緩衝器自一傳入訊框提取多個位元。
12. 如請求項7所述之裝置，其中該二不同類資料包含一第一類資料及一第二類資料，該第一類資料包含一同步符碼，該第二類資料包含一渦輪解碼外解碼器(outer decoder of turbo decoding)之一輸出。
13. 如請求項7所述之裝置，更包含連接成一管線架構之複數個模組，其中對於該管線架構中之一第一模組，該先驗資訊等於0，對於其他模組，其先驗資訊係由一前一模組產生，且最後一個工作模組產生該等已硬解碼位元。
14. 一種非暫態電腦程式產品，包含儲存有一程式碼之一電腦可讀取程式媒體，該程式碼在被執行時使該處理器實施一種對一具有複數個正交分頻多工(OFDM)符碼之串流進行渦輪解碼之方法，在該串流中，藉由對一第一數目個最低有效位元進行區塊編碼及格狀編碼且對一第二數目個最高有效位元僅進行區塊編碼而產生複數個星座，該方法包含：接收該等正交分頻多工(OFDM)符碼；將該等正交分頻多工符碼解調變以獲得複數個具有可變大小之訊號星座，將該等訊號星座連同關於由該等訊號星座中之各該星座所表示之位元之一數目的資訊一起輸入至一軟輸入軟輸出(SISO)星座解映射 器；以及使一軟輸入軟輸出(SISO)星座解映射器對該等具有可變大小之星座進行操作，進而產生一輸出以供進行後續軟解碼。
15. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：對該軟輸入軟輸出星座解映射器之一輸出執行迴旋解交錯；以及對該迴旋解交錯步驟之一輸出執行迴旋交錯。
16. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：同步來自一軟輸入軟輸出格狀解碼器之複數個軟輸入與來自該軟輸入軟輸出星座解映射器之複數個軟輸入以產生複數個位元，且組合該等位元為複數個位元組。
17. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：對於該等正交分頻多工符碼至少其中之二，在一星座緩衝器中緩衝該等訊號星座中之複數個星座。
18. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：對於該等正交分頻多工符碼至少其中之二，緩衝自該軟輸入軟輸出星座解映射器輸出之一數目個已解映射星座。
19. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：產生複數個已硬編碼位元，其中該產生該等已硬編碼位元之步驟係為一迭代過程，在該迭代過程中，使用一緩衝器自一傳入訊框提取一數目個位元。
20. 一種電腦程式產品，包含儲存有一程式碼之一電腦可讀取程式媒體，該程式碼在被執行時使該處理器實施一種渦輪解碼方法，該方法包含： 接收複數個正交分頻多工(OFDM)符碼；將該等正交分頻多工符碼解調變以獲得複數個具有可變大小之訊號星座，其中該等星座之複數個最低有效位元被進行區塊編碼及格狀編碼，且複數個最高有效位元僅被進行區塊編碼；以及使一軟輸入軟輸出(SISO)星座解映射器對該等具有可變大小之星座進行操作。
21. 如請求項20所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：對該軟輸入軟輸出星座解映射器之一輸出執行迴旋解交錯；以及對該迴旋交錯步驟之一輸出執行迴旋交錯。
22. 如請求項20所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：同步來自一軟輸入軟輸出格狀解碼器之複數個軟輸入與來自該軟輸入軟輸出星座解映射器之複數個軟輸入以產生複數個位元，且組合該等位元為複數個位元組。
23. 如請求項20所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：緩衝該等訊號星座中之一數目個星座，其中該數目大於或等於在對該等正交分頻多工符碼進行編碼時所使用之一交錯深度。
24. 如請求項20所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：緩衝自該軟輸入軟輸出星座解映射器輸出之一數目個經解映射星座，其中該數目大於或等於在對該等正交分頻多工符碼進行編碼時所使用之一交錯深度。
25. 如請求項20所述之電腦程式產品，其中該方法更包含：產生複數個已硬編碼位元，其中該產生該等已硬編碼位元之步驟係 為一迭代過程，在該迭代過程中，對於除最後一個迭代以外之所有迭代，使用一緩衝器自一傳入訊框提取一數目個位元。