TW507435B - Communication device and communication method - Google Patents

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A7 B7 五 發明說明（I ) 本發明係有關於一種採用多載波

icarrier) iM (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 變解調方式的通訊裝置和通訊方法，特別是利用離散多頻 (discrete multi tone ， DMT)和正交分頻多工 (orthogonal frequency division mult iplex» OFDM) 等等調變解調方式，能夠在現存通信線路上實現資料通訊 的通訊裝置以及通訊方法。然而，本發明並非限定於利用 DMT調變解調方式進行資料通訊的通訊裝置，實際上是可 以適用於透過一般通訊線路，利用多載波調變解調方式以 及單載波（single carrier)調變解調方式進行有線通訊 和無線通訊的所有通訊裝置。 以下說明習知通訊方法。舉例來說，在使用展頻技術 (spread spectrum，SS)的廣頻帶 CDMA (code division multiple access，w-CDMA)中，則是建議採用加速碼 (turbo code)做為錯誤修正碼，其遠遠超過重疊碼的功 能。加速碼由於是將在資訊序列中間插入後的序列與已知 編碼序列並行地進行編碼，所以可以得到接近所謂 Shannon極限的特性，是現在最受到矚目之錯誤修正碼之 一。由於在上述的W-CDMA中，錯誤修正碼的功能會受到 聲音傳送和資料傳送的傳輸特性所影響，所以利用加速碼 的應用性可以大幅地提昇傳輸特性。 在此具體說明利用上述加速碼的習知通訊裝置之傳送 部分和接收部分的動作。第6圖表示在傳送部分所使用之 加速編碼器結構的示意圖。在第6a圖中，ιοί表示對於 資料序列進行重疊編碼並且輸出冗餘位元的第一遞迴組織 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------___B7 _ 五、發明說明（？）重疊編碼器，102表示插入器（interleaver)，1〇3表示 對$由插入器1〇2插入後的資料序列進行重疊編碼並且輸 出冗餘位元的第二遞迴組織重疊編碼器。第6b圖則表示 第遞迴組織重疊編碼器101和第二遞迴組織重疊編碼器 10 3的内部結構示意圖。這兩個遞迴組織重疊編碼器分別 疋用來輸出冗餘位元的編碼器。另外，在上述加速編碼器 所使用的插入器102則是執行在資料位元序列中插入隨機 位元的的處理。 如上述結構之加速編碼器則會同時輸出資料位元序列 Xi、利用第一遞迴組織重疊編碼器1〇1編碼上述資料位元 序列所產生的冗餘位元序列X2、以及利用第二遞迴組織重 疊編碼器1〇3編碼插入器1〇2處理後之資料位元序列所產 生的冗餘位元序列X3。 第7圖表示接收系統中所使用之加速解碼器結構的示 意圖。在第7圖中，ill為計算接收信號yi和接收信號y2 之對數可能度比的第一解碼器。1 2和1 2 6為加法器。1工3 和II4為插入器。H5則是計算接收信號L和接收信號L 之對數可能度比的第二解碼器。117為反插入器 (deinterleaver)。118則是判別第二解碼器115的輸 出並且輸出原始資料位元序列推定值的判別器。另外，接 收信號yt、y2、y3分別是上述資料位元序列；Χι為冗餘位 元序列；X2和x3則是傳送路徑上受到雜訊和變動影響的信 號。 上述結構之加速解碼器首先會計算出，根據接收信號 ——·裝 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • n n ·1 ,

LSJ ·# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） B7 B7 五 發明說明〇 ) 二和y2k所推定之推定資料位元x、的對數可能度 处Uehhood)比L(x，lk) (k表示時間）。此時，對數可 施度比[^、。可以用下面的方式表示·· L^ik' ) = + La(xlk) + Le(xm =Ln^LK —= LLWl ⑴

Pr(xlk = 〇 I {r}) U) 其中，Le(xlk)表示外部資料，La(xik :夕卜部資料的事前資料。Pr(xlk = l|{Y})則表 =信號全部序列⑴的條件下，實際上所傳送資料位元xlk 為1的機率。pr(xlk=0丨{γ})則表示在收到接收芦號全 =列^的條件下，實際上所傳送資料位元xlk為'的 率。換5之，第⑴式是求it{相對於資料 的機率，其資料位元磁為^機率。 4 接著’加法H 112龍±料⑽果 計算出第二解碼器115的外 度比 一 J r〇1貝枓。根據第（1)式，外部 貝料Le(xik)可以表示為如下的方式··

Le(xlk) =L(xlk' )ϋ(χ1}ζ) ⑵ 、八中在第1次的解碼中，由於未求出事前資料，所 以 La (xlk) =〇 〇 =著插入器1：L“ 114則是配合接收信號L的時 間’進行接收信號y和外部眘 姽^ Λ yik $外口1貝枓Le(xlk)的信號排列替 乂第—解碼器115則與第—解碼器⑴相同，根據接收 说yi和接收信^以及先前所算出之外部資料 lk)，計算對數可能度比L(、M。其後，加法器116

先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 I 填 · 寫裝 頁I _ 訂 1 b 本紙張尺度適用中國(CNS)A4規格⑵〇 x^Tii7

Hn \ 4. 貝]與加法裔112相同，利用第（2)式計算出外部資料 在反插人11117中排列替換的外部資料 、為事刖貝料La(xlk)回授到上述的第一解碼器。 最^加速解碼器則重覆既定回數，反覆執行上述的声 理’计算出較高精確度的對數可能度比。接著，判別器= 則根據此對數可能度比進行判定，推測原本的資料位元戽 列。具體來說，例如當對數可能度比L(xlkM>0時 因此在習知通訊方法中，利用加速碼做為錯誤修正碼 即使是使用在對應於調變方式多值化之信號點間距離較近 的It况下’ A能夠大幅地提昇聲音傳輸和資料傳輸的 特性，得到比習知重疊碼更好的特性。 ·4 然而，在上述的習知通訊方法中，為 度的錯誤訂正程序，必須在傳送端對於全部㈣料^2 靶加速編碼，而在接收端則是對於編碼後的全部信號進 解碼’再進打軟體上判別。具體來說，例如在工咖Μ中 是對於4位元的全部資料（OOOO^UM位元信號’ 進行判別，在256QAM + ’則是對8位元的全部資料_ 判別。因此如上所述，當實施此—對於全部資料進行 的習知通訊方法中，通訊裝置則會存在對應多值化之編石隹 器和解碼器的計算量增大之問題。 巧 另外’在上述的習知通訊方法中，無論在受到雜師 響的狀態或是不受影響的狀態下’也就是無論傳輸路徑的 7 507435 A7 B7 五、發明說明（5 ) 狀態’都會反覆進行演算進行解調，戶斤卩即使是在傳輸路 徑狀態良好的情況下，也會與較差的情況下有相同的計算 量和延遲量。 裝-ί <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種通訊裝置和通 訊方法，能夠適用於使用多載波調變解調方式和單載波調 1解凋方式之所有通訊中，即使是伴隨著多值化而擴大信 號分佈空間（constellation)的情況下，也能夠降低計 算量並且實現較佳的傳輸特性，更可以在傳輸路徑狀態良 好的情況下，大幅降低演算量及其演算處理時間。 ·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據上述之目的，本發明提出一種通訊裝置，其採用 加速碼（turbo code)做為錯誤修正碼，其包括：一加速 編碼裝置（相當於後述實施例中的加速編碼器1},用以對 於傳送資料中較低兩個位元進行加速編碼處理，並且輸出 上述兩個位元之資料位元序列、以及接收上述兩個位元之 資料位元序列的第一重疊編碼器所產生之第一冗餘位元序 列、以及接收經過插入處理後之替換各資料位元序列的第 一重豐編碼器所產生之第二冗餘位元序列；一第一解碼裝 置（其相當於第一解碼器11、加法器12、插入器13、14)， 用以從接收信號抽出兩個位元之資料位元序列以及第一冗 餘位元序列，利用此抽出結果和事前資料的機率資料（包含 沒有的情況），計算出所推測之資料位元的機率資料；一第 二解碼裝置（相當於第二解碼器I5、加法器、反插入器 17 )’用以抽出上述兩個位元之資料位元序列以及第二冗 餘位元序列’利用此抽出結果和上述第一解碼裝置的機率 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） B7 五、f明說明u ) 閲

I k ;、汁算出推測資料位元的機率資料，並且將此結果做 ”、、述事則為料，通知上述第一解碼裝置；一第一推測裝 置（相當於第一判別器18、第二判別器20)，用以根據反 覆執行之上述第一和第二解碼裝置之機率資料計算處理結 果，推測原純低兩個位元的資料位元序歹g ; 一錯誤修正 裝置（相田於第一 R/s解碼器19、第二R/S解碼器2工）， 對於上述所推測之資料位元序列，利用錯誤修正碼進行錯 誤檢查，畲其推測精確度超過既定值時，結束上述反覆處 理，並且利用錯誤修正碼，對於上述所推測之原始較低兩 個位元的資料位元序列，進行錯誤修正；以及一第二推測 裝置（相當於第三判別器），用以硬體判別上述接收信號中 之其他較高位元並且推測原始較高位元之資料位元序列。 訂 在另一本發明之通訊裝置中，其作用為採用加速碼 (turbo c〇de)做為錯誤修正碼之接收機，其包括一第一 解碼裝置，用以從接收信號抽出兩個位元之資料位元序列 以及第一冗餘位元序列，利用此抽出結果和事前資料的機 率資料（包含沒有的情況），計算出所推測之資料位元的機 率資料；一第二解碼裝置，用以抽出上述兩個位元之資料 位元序列以及第二冗餘位元序列，利用此抽出結果和上述 第一解碼裝置的機率資料，計算出推測資料位元的機率資 料’並且將此結果做為上述事前資料，通知上述第一解碼 裝置；一第一推測裝置，用以根據反覆執行之上述第一和 第二解碼裝置之機率資料計算處理結果，推測原始較低兩 個位元的資料位元序列；一錯誤修正裝置，對於上述所推 製 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ου/435 Α7 ^—----_ 五、發明說明（7 ) 測之資料位元序列，利用錯誤修正碼進行錯誤檢查，當其 推測精確度超過既定值時，結束上述反覆處理，並且利、 錯誤修正碼，對於上述所推測之原始較低兩個位元的資= 位元序列，進行錯誤修正；以及一第二推測裝置，用以硬 體判別上述接收信號中之其他較高位元並且推測原始較高 位元之資料位元序列。 ^ 在另一本發明之通訊裝置中，其中上述錯誤修正裝置 對於每個所推測之上述較低兩個位元之資料位元序列進行 錯誤檢查，在所推測之資料位元序列中判斷為「無錯誤」 時’則結束上述反覆處理。 在另一本發明之通訊裝置中，其中上述錯誤修正裝置 對於每個所推測之上述較低兩個位元之資料位元序列進行 錯誤檢查，當根據來自上述第一解碼裝置之機率資料所= 測之資料位元序列以及根據來自上述第二解碼裝置之機率 資料所推測之資料位元序列，兩者均判斷為「無錯誤」時/ 則結束上述反覆處理。 在另一本發明之通訊裝置中，其中上述錯誤修正裝置 係依據預定既定次數實施上述反覆處理，降低其位元錯誤 率，並且利用錯誤修正碼對於上述所推測之原始較低兩個 位元之資料位元序列進行錯誤修正。 在另一本發明之通訊裝置中，其作用為採用加速碼 (turbo code)做為錯誤修正碼之傳送機，其包括一加速 編碼裝置’用以對於傳送資料中較低兩個位元進行加速編 碼處理，並且輸出上述兩個位元之資料位元序列、以及接

i -裝 i I ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： _· 10

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮 507435 A7

發明說明（S) 收上述兩個位元之資料位元序列的 夕笛一 π給你-广d 里邊編碼态所產生 t 餘位70序列、以及接收經過插入處理後之替換各 貝料位兀序列的第二重疊編碼器 、 列。 1度玍之第一冗餘位元序 在另一本發明之通訊方法中，則是採用加速碼（turbo ⑶如）做為錯誤修正碼，其包括下列步驟：—加速編碼步 驟，用以對於傳送資射較低兩個位元進行加速編碼處理， 並且輸出上述兩個位元之資料位元序列、以及接收上述兩 個位元之資料位元序列的第一重疊編碼器所產生之第一冗 餘位元序列、以及接收經過插入處理後之替換各資料位元 序列的第二重疊編碼器所產生之第二冗餘位元序列；—第 一解碼步驟，用以從接收信號抽出兩個位元之資料位元序 列以及第一冗餘位兀序列，利用此抽出結果和事前資料的 機率資料（包含沒有的情況），計算出所推測之資料位元的 機率資料，一第二解碼步驟，用以抽出上述兩個位元之資 料位元序列以及第二冗餘位元序列，利用此抽出結果和上 述第一解碼步驟所得之機率資料，計算出推測資料位元的 機率資料，並且將此結果做為上述事前資料，回傳到上述 第一解碼步驟；一第了推測步驟，用以根據反覆執行之上 述第一和第二解碼步驟之機率資料計算處理結果，推測原 始較低兩個位元的資料位元序列；一錯誤修正步驟，對於 上述所推測之資料位元序列，利用錯誤修正碼進行錯誤檢 查’當其推測精確度超過既定值時，結束上述反覆處理， 並且利用錯誤修正碼，對於上述所推測之原始較低兩個位 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 IIIIIIIH I I · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

在另一本發明之通訊方法中，其中上述錯誤修正步驟 中，對於每個所推測之上述較低兩個位元之資料位元序列 進行錯誤檢查，在所推測之資料位元序列中判斷為「無錯 誤J時，則結束上述反覆處理。 …、曰 在另一本發明之通訊方法中，其中上述錯誤修正步驟 中，對於每個所推測之上述較低兩個位元之資料位元序列 進行錯誤檢查，當根據來自上述第一解碼裝置之機率資料 所推測之資料位元序列以及根據來自上述第二解碼裝置之 機率資料所推測之資料位元序列，兩者均判斷為「無錯誤」 時，則結束上述反覆處理。 ϋ 在另一本發明之通訊方法中，其中上述錯誤修正步驟 中’係依據預定既定次數實施上述反覆處理，降低其位元 錯誤率，並且利用錯誤修正碼對於上述所推測之原始較低 兩個位元之資料位元序列進行錯誤修正。 圖式之簡單說明： 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 第i圖表示本發明通訊裝置中所採用之編碼器和解碼 器結構的示意圖。 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Ju/435 A7 〜------- -B7 _. 五、發明說明（，〇 ) 第2圖表示本發明通訊裝置之傳送系統結構的示意 圖。 第3圖表示本發明通訊裝置之接收系統結構的示意 圖。 第4圖表示各種數位調變之信號點配置的示意圖。 第5圖表示加速編碼器1之電路結構的示意圖。 第6圖表示習知加速編碼器結構的示意圖。 第7圖表示習知加速解碼器結構的示意圖。 實施例： 以下配合圖式，詳細說明本發明通訊裝置和通訊方法 之實施例。另外，本發明並非限定於本實施例。 第1圖表示本發明通訊裝置所採用之編碼器（加速編 碼器）以及解碼器（加速解碼器、硬體判別器和R/s(Reed Solomon)解碼器的組合）之結構的示意圖。詳細地說，第 la圖表示本實施例中編碼器結構的示意圖，第圖表示 本實施例中解碼器結構的示意圖。在本實施例之通訊裝置 中’具有上述編碼器和解碼器兩方的結構，由於具備高精 確度的資料錯誤修正能力，所以在資料通訊和聲音通訊上 可以得到優異的傳輸特性。另外為了方便說明，本實施例 之上述兩者結構中，例如可以假設只具有編碼器的傳送器 和只具有解碼器的接收機。 另外，在第la圖的編碼器中，i表示採用加速碼當做 錯誤修正碼而得到shann〇n界限特性的加速編碼器，舉例 來說，加速編碼器1會對於2位元的資料位元輸入，則輸 13 本紙張尺度 t _家^??CNS)A4規格(2i〇7^^j

訂- (請先閱讀背面之注音項再填寫本頁) 裝 麟· 五、發明說明（“） 出2位元的資料位元和2位元的冗餘位元。另外在此處， 收訊端對於各資料位元則是以相同的修正能力，產生各冗 餘位元。 另一方面，在第lb圖的解碼器中，丄丄則是從接收信 號Ley (相當於後述的接收信號y2、yi、yJ計算出對數可 能度比的第一解碼器。12和16則為加法器。13和14則 為插入器。15則是從接收信號Lcy(相當於後述的接收信 號Y2、L、yb)計算出對數可能度比的第二解碼器。17為 反插入器。18為判別第一解碼器15之輸出並且輸出原本 1料位元序列的推測值之第一判別器。工9是解碼一 Solomon碼並且輸出精確度較高之資料位元序列的第一 R/S解碼器。20是判別第二解碼器15之輸出並且輸出原 本資料位元序列的推測值之第二判別器。21是解碼Reed — S〇1〇m〇n碼並且輸出精確度較高之資料位元序列的第二 R/S解碼器。22則是硬體判別Lcy(相當於後述之接收信 號Y3、Υ4···)並且輸出原本資料位元序列的推測值之第二 判別器。 一 在說明上述編碼器和解碼器動作之前，先配合圖式簡 單說明本發明通訊裝置之基本動作。舉例來說，對於採^ 圓T(DiSCrete MultiT〇ne)調變解調方式進行資料通訊 的有線系統數位it訊方式而言，可以使用既有的電路回路 進行每秒數百萬位元的高速數位通訊之 ADSLUsynunetric Digital Subscriber Lh旬通訊 方式和 HDSL(high-bit-rate Digital Subscriba 14 297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 (210 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507435 五、發明說明（l?

Line通訊方式之；xDSL通訊方式。另外，此方式已經有標 準化的ANS工之Τ1·41；3等等。以下說明的本實施例，舉 例來說，便可以採用可用於上述ADSL的通訊裝置。 第2圖表示本發明通訊裝置之傳送系統結構的示意 圖。在第2圖中，傳送資料係在多工/同步控制單元 41 (mult ip lex/sync control,相當於圖示之 mux/sync CONTROL)中多重化，多重化後的傳送資料則是在循環冗 餘檢查單元（相當於圖示之CRC部分，cyclic redundancy check) 42、43中附加上錯誤檢查碼，接著 則在前饋錯誤收集單元（forward error colleeticm， 相當於圖示之SCRAM&FEC部分）44、45中附加上FEC用 碼及執行亂碼（scramble)處理。 另外，從多工/同步控制單元4 i到單調排序單元（t 〇ne ordering)49之間則存在兩條路徑，一個是包含插入器46 的插入資料緩衝（interleaved data buffer)路徑，而 另一個則是不包含插入器的快速資料緩衝（fast data buffer)路徑。在此處，執行插入處理之插入資料緩衝路 徑一方具有較大的延遲。 隨後’傳送資料則在速率轉換單元（rate_ CONVERTOR)4?、48中進行速率轉換處理，並且在單調排 序單元（TONE ORDERING) 49中進行單調排序處理。接著， 根據單調排序處理後的傳送資料，在信號分佈編碼器/增益 變化單元（constellation enc〇der/gain scaling) 5〇 中產生信號分佈資料’並且在高速逆傅利葉轉換部（IFFT ·· ---------^w—· Μ--------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 507435 A7 _’ " B7 五、發明說明（ί> )

Inverse Fast Fourier Transform，相當於 IFFT 部 分）51中執行南速逆傅利葉轉換。 最後’在輸入平行/序列緩衝器（input parallel/serial buffer)52中將傅利葉轉換後的平 行資料（parallel data)轉換成序列資料（seriai data)，並且在類比處理/數位類比轉換器（anal〇g processing/ digital - analog converter) 53 中將數 位波形轉換成類比波形，進行濾波處理後，則將傳送資料 傳送到電話線路上。 第3圖表示本發明通訊裝置之接收系統結構的示意 圖。在第3圖中，接收系統對於接收資料（即上述之接收 資料）是在類比處理/類比數位轉換器（anal〇g processing/analog-digital converter)141 中執 行濾波處理後，將類比波形轉換成數位波形，並且在時域 等化器（time domain equalizer，相當於 TEQ) 142 中 進行時域的適應性等化處理。 對於實行過時域適應性等化處理的資料而言，則是在 輸入序列/平行緩衝器（input serial/parailei buffer)l43中將序列資料變換成平行資料，此平行資料 則是在高速傅利葉轉換部（FFT，Fast Fcmirieir TransformU44中執行高速傅利葉轉換，其後則在頻率 域等化器（frequency domain equali2er ，相當於 FEQ) l4 5進行頻率域的適應性等化處理。 接著，對於執行過頻率域之適應性等化處理的資料而 -I » · I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ιδ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮 A7 B7 五、發明說明（叫） '~ 言’則是在信號分佈解碼器/增益變化單元 (constellation decoder and gain scaling)χ46 和單調排序單元（tone 〇rdering)147中執行解碼處理 (最優解碼法）和單調排序處理，變換成序列資料。其後則 疋利用速率變換器（rate_c〇nvert〇r)148、Mg進行速 率變換處理’利用反插入器（deinterleave)進行反插入 處理，利用前饋錯誤收集單元（相當於 DESCRAM&FEC)151、152中進行FEC處理和逆亂碼處理， 以及在循環冗餘檢查單元（相當於CRC)153、154中執行 循環冗餘檢查等處理後，最後則在多工/同步控制單元（相 當於MUX/SYNC CONTROL) I55將接收資料還原。 在上述之通訊裝置中，接收系統和傳送系統中分別具 有兩條路徑，藉由分別使用這兩條路徑或者是同時使用這 兩條路徑，便可以實現低傳輸延遲以及高速率之資料通訊。 另外，在上述結構之通訊裝置中，第la圖所示之編 碼器是在上述傳送系統中信號分佈編碼器/增益變化單元 50的位置，第lb圖所示之解碼器則是在上述接收系統中 信號分佈解碼器/增益變化單元146的位置。 以下配合圖式，詳細說明本實施例中編碼器（傳送系統） 和解碼器（接收系統）的動作。首先說明第la圖所示之編 碼器的動作。另外，在本實施例中係採用多值正交振幅調 變（QAM、Quadrature Amplitude Modulation)方式， 例如16QAM。另外，本實施例之編碼器與利用全部輸入資 料執行加速編碼處理的習知技術不同，如第la圖所示， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n I n 1 n n I— n ϋ ϋ I · n I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 507435 B7 五 發明說明（ΐς ) 較低兩個位元的輸人資料進行加速編碼處理，而其 車乂间位7G的輸入資料則維持原來的狀態輸出。 這裡先解釋為何僅對較低兩個位元的輸入資料執行加 ί編Γ處理的原因。第4圖表示各種數位調變之信號點配I請 忍圖’誶言之，第4a圖為4相位PSK(phaseshift =ylng，相位移鍵調變）方式之信號點配置圖，帛化圖 = 6QAM方式之信號點配置圖，第&圖為Μ咖方式之 #號點配置圖。 舉例來說’在上述所有調變方式的信號點配置圖中， 虽接收信號點為a或b之位置時，是利用軟體判定從資料 位π序列（即接收資料）推測出最可能的資料。亦即，將與 接收信號點之間距離最接近的信號點判定為接收資料。铁 而，此時像是如第4圖所示之接收信號點a和b，盈論是 在何種情況（像是第4a、^ ^ …、 . 、4C圖），與接收信號點最接 近的4個點之較低兩個位元，都是（q、。）、（。、1)、（1、 ^、U、D。因此在本實施例主要是針對可能會導致特性 心匕的某4個信號點（也就是距離最接近的峨 ^位^實施具有較佳錯誤修正能力之加速編碼處理: 在接收端執行軟體判定。另一方 1 員 費 能性較低的其他較高位元而▲ ρί甘導致特性惡化可 接收端則執行硬體則以其原來狀態輸出，在 化情能夠讓隨著多值化而存在的特性惡 m 其僅對於傳送信號的較低兩個位 疋實施加賴碼處理，這與將全部㈣ I 18 本紙張尺度刺t _家鮮

I 五 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（A / 的習知_相比，更能夠大幅降低其演算量。 於钤入月第1a圖中加速編碼器1的動作’也就是對 声:ί兩個位元之傳送資料Ul、U2,執行加速編碼 〇。第5圖表示加速編碼器i的電路結構示意圖。在第 5圖中。’ 31表示第一遞迴組織重疊編碼器，32和η則s 插^器’ 34則是第二遞迴組織重疊編碼器。在加速編碼器 1中，則是輸出相當於資料序列的傳送資料Ui、u2，以及 利用第-遞迴組織重疊編碼n 31處理並編碼上述2傳送資 料之冗餘資料Ua，以及利用第二遞迴組織重叠編碼器h 處理並且編碼插入處理後之傳送資料（與其他資料時間不同 的冗餘資料ub。 另外，一般在已知的加速編碼器中，例如傳送資料U 是分別輸入到第一遞迴組織重疊編碼器31和第二遞迴組2 織重疊編碼器34中的前段加法器6〇和62,而傳送資^二 是分別輸入到第一遞迴組織重疊編碼器3 ：l和第二遞迴組1 織重疊編碼器3 4中的後段加法器6 1和6 3，並且輸出冗 餘資料ua、Ub做為各編碼器的輸出。然而，這樣的加速編 碼器中由於傳送資料Ul和U2之間延遲器數量不同，出現 冗餘位元比重偏移的情況，所以使用到冗餘位元u、u的 接收端對於傳送資料Ul和U2的推測精確度並不^同:而 產生了問題。 在本實施例中，傳送資料〜和us的推测精確度則相 同，例如傳送資料U2是輸入到第一遞迴組織重疊編碼器3工 令的前段加法器60,經過插入處理後的傳送資料u則是

« — — — — — — III —^^11 ·- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂* 19

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 ^7435 B7 五、發明說明（Q ) 輸入到第二遞迴組織重疊編碼器3 4：中的後段加法器6 3 ·

I 另外傳送資料u:是輸入到第一遞迴組織重疊編碼器3丄中 的後段加法器61，經過插入處理後的傳送資料\則是輪 入到第一遞迴組織重疊編碼器3 4中的前段加法器6 2。、 藉此，本實施例中，插入處理的效果便可以提昇對於 突發（burst)性資料錯誤的錯誤修正能力，更由於傳送資 料1^和A是交替輸入到第一遞迴組織重疊編碼器31和第 二遞迴組織重疊編碼器34,所以能夠使得接收端對於接收 資料1^和u2的推測精確度一致。 訂 接者說明第1 b圖中解碼器的動作。本實施例是採用 多值正交振幅調變（QAM)來說明，例如1SQAM。另外，在 本實施例之解碼器中，是對於接收資料的較低兩個位元進 行加速解碼處理，利用軟體判別來推測出原來的傳送資料， 至於其他較高位元而言，則是利用第三判別器22對於接 收資料進行硬體判定，推測原來的傳送資料。也就是說， 接收信號Lcy: 74、y3、ym、yb即分別是上述傳 送端輸出u4、u3、U2、Ul、Ua、Ub在傳輸路徑上之受到雜 訊和傳輸變動影響的信號。 首先，在接收到接收信號Lcy: y2、yi、ya飞的加 速編碼器中，第一解碼器。則抽出接收信號Lcym、 從這些接收信號中計算出所推測資料位元（相當於原1本 傳送資料nlk、u2k)Ulk，、U2k，的對數可能度比L(〜，）和 L(U2kM (其巾k表示時間）。另夕卜，用來計算對數可能度 比的解碼器，例如可以採用較普遍的習知最大事後機率解 20 本紙張尺;Ϊ適用中_家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱— _B7 五、發明說明（丨g ) 碼器（MAP演算法：Maximum a 一 Positi〇n),也可以採 用如習知的Viterbi解碼器。 此時，對數可能度比L(Ulk,)和^(112〆）可以利用下 面的公式表示。 Hu^ ) = Lcy + La(ulk) + Le(ulk) lr(uljc = 1 I {Ley})

Ln ^r(xlk = 〇 I {Ley}) (3) L(u 2k

Lcy + LB.(u2k) + Le(u2k) = 1 I {Ley))

Pr (x‘ (4) =0 I {Ley}) 另外在本實施例中，Le (Uik)、Le (uy表示外部資料， La (ulk)、La (Uik)則表示前一個外部資料的事前資料。 Pr(ulk = l| {Ley})則表示在收到接收信號乙叮：^、yy 的條件下，實際上所傳送資料位元^為1二機率。3 Pr (ulk=0丨{Ley})則表示&為〇的事後機率。 P]：(u2k=i| {Lcy})則表示在收到接收信號、 的條件下，實際上所傳送資料位元^為1二：率？ Pr(U2k=0|{Lcy})則表示1^為〇的事後機率。換言之， 第⑴式和帛⑵式是求出相對於資料位元Μ 〇、： 而〜為;l的機率，相對於資料位元〜為。 為1的機率。 ，平而ulk 接著，加法器I2則從上述計算結果的對數 计算出第二解碼器15的外部資料。根據上述二：比， (2)式’外部資料Le、)可以表示為如= 裝 I __ 21 1 本紙張尺—财國"^ 五 發明說明（門） 式：

Le (Ulk) (ui^ ) - Ley-La (ulk) ⑸ L:(u2k)=L(u2k' ) —Lcy —⑻〜） （6) ^中在第1次的解碼中，由於未求出事前資料 U La(ulk)、La(Ulk)=0。 次斜接H11 13 # 14則是對於接收信號Lcy和外部 " lk) Le (u2k)的"ί吕號排列替換。接著，篦_叙 =15則與第-解碼…同，根據接收信號…I =所算出之外部資料La(Uik)、La(Uik)，計算第⑶式 和第⑷式的對數可能度比L(Ui〆）、〜)。在這裡， h iUlk=：L | {Lcy })則表示在收到接收信號ky 的條件下，實際上所傳送資料位“ U為i㈣率。^ h(ulk = 〇丨丨Lcy})則表示~為〇的事後機率。 Pr(u2k = i| {Lcy})則表示在收到接收信號ky.y 的條件下，實際上所傳送資料位元^為i㈣率。b pr(U2k=〇丨{Lcy})則表示un為〇的事後機率。 llk ‘ 其後，加法器IS則與加法器12相同，利用第U)、 ⑹式計算出外部資料Le(Uik)、Le(Uik)。此時，在反插 入器17中排列替換的外部資料則做為事前資料 LMulk)，回授到上述的第—解碼器^。 ] 接著，上述加速解碼器則重覆既定回數（遞迴次數）， 反覆執行上述的處理，計算出較高精確度的對數可能度比。 接著，第-判別器18和第二判別器20則根據此對：可能 度比進行判定，推測原本的傳送資料。具體來說，例如當 22 五 、發明說明（？〇 ) 對數可能度比L(ulkM>0時，則判別推測資料位元u 1;當時，則判別推測資料位元Ui二- :的，數…。時，則判別推測資料也 u2k為丄，虽MU2〆）㈣’則判別推測資料位元u 為0。另外，同時所接收的接收錢Lcy:y3、y ζ 是利用第三判別器2 2進行硬體判別。 4 最後在第- R/S解碼器19和第二r/s解碼器， 則利用既定方式使用R时s〇1〇m〇n碼來 當推測精確度超過了既定的基準後，則判斷為可以= ^反覆處理的階段。接著，利用Reed_s〇i_n^^ 各判別前推測之原始傳送㈣進行 精確度較高的傳送資料。 輸出 此處則說明利用第一 R/s解碼器19 器21推測原始傳送資料的方法。在這裡有三種且體= 一種方法中’例如每當第-判別器18或者 測原始傳送資料時，對應之第-… R/s解碼器21則交互地進行錯誤檢 解繼會束上述的反覆處理過程。’接著 i::上述所推測的原始傳送資料進行錯誤修 正輸出精確度較高的傳送資料。 在第二種方法中，每當 …推_送資母料二 赤县灯應之第一 R/s解碼器19 或疋第一 R/s解碼器21則交互地進行錯誤檢查。當兩個 W張尺度適用t國國家標 A7

507435 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------B7______ 、發明說明（奴） 中，更重要的是，即使是隨著調變方式的多值化而使得信 唬分佈空間擴大的情況下，也能夠降低演算量以及演算處 理時間並且獲得良好的傳輪特性。另外在本實施例中，雖 然調變方式是以UQAM方式為例來說明，但是並非限定於 此，對於利用其他調變方式（例如2 5 GQAM等等）的情況下， 也可以獲致相同的效果。 如上所述，由於本發明具備包含加速編碼裝置之傳送 機結構以及包含各種解碼裝置之接收機結構，所以即使是 因為調變方式的多值化而使得信號分佈空間擴大的情況， 其通信裝置也能夠降低其演算量以及演算處理時間，並且 獲致良好的傳輸特性。 在另一發明中，即使是隨著調變方式多值化而使得信 號分佈空間擴大的情況，也利用能夠針對可能造成特性惡 化的收訊信號的較低兩個位元進行判別處理的第一推測裝 置、藉由Reed-S〇l〇mon碼進行錯誤修正的錯誤修正裝置 以及對於收訊信號其他位元進行硬體判別的第二推測裝 置，其通信裝置也能夠降低其計算量較多的軟體判別處理， 並且獲致良好的傳輸特性。 在另一發明中，由於錯誤修正裝置對於每個先前所推 測之資料位元序列判斷為「無錯誤」時，則結束加速編碼 處理中的反覆處理，所以其通訊裝置能夠降低遞迴次數， 並且能夠降低計算量較多的軟體判別處理及其處理時間。 々在另一發明中，由於錯誤修正裝置對於根據來自上述 第解碼裝置之機率資料所推測之資料位元序列以及根據 25 本紙張尺度適用中關家標準X挪公髮) 4^!裝--------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 發明說明（θ) ,2第—解碼裝置之機率資料所推測之資料位元序 F ㈣斷為「無錯誤」時，則結束加速編碼中的反 斤以其通汛裝置能夠降低計算量較多的軟體判別 八處理時間，並且能夠提昇資料位元的推測精確度。 L A另、發明中，由於錯誤修正裝置係依據預定既定次 施上述反覆處理，所以其通訊裝置能夠降低其遞迴次 門:並且能夠降低計算量較多的軟體判別處理及其處理時 、在另一發明中，由於能夠提昇可能會隨著多值化而造 成惡化的特性，更能夠僅對於傳送信號之較低兩個位元進 行加速、4碼處理，與對於全部位元進行加速編碼的習知技 術來比較，其通訊裝置㈣大幅地降低其演算量。另外， 利用插人處理所得到的效果，能夠提昇對於突發性資料錯 ，的錯誤修正能力，更由於資料位元是交替輸人到第一重 邊編碼裔和第二重叠編碼器之間，所以接收端上資料位元 的推測精確度能夠一致。 在另一發明中，即使是隨著調變方式多值化而使得信 號分佈m擴大的情況’其通信方法也能夠降低其計算量 較多的軟體判別處理，.並且獲致良好的傳輸特性。 在另一發明中，由於錯誤修正步驟對於每個先前所推 測之資料位元序列判斷為「無錯誤」時，則結束加速編碼 處理中的反覆處理，所以其通訊方法能夠降低遞迴次數， 並且旎夠降低計算量較多的軟體判別處理及其處理時間。 在另一發明中，由於錯誤修正步驟對於根據來自上述 26

本紙張尺度顧巾_家標準（CNS)A4規格（210 X 297公£7

裝--------訂： (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 五、發明說明（¾ ) 驟t機率資料所推測之資料位元序列以及根據 列，兩磨驟之機率資料所推測之資料位元序 覆卢 ：、1為「無錯誤」時，則結束加速編碼中的反 卢力以/、通Λ方法能夠降低計算量較多的軟體判別 處理及其處_間’並且能夠提昇資料位元的推測精確度。 赵杳t另、，發明中’由於錯誤修正步驟係依據預定既定次 施上述反覆處理’所以其通訊方法能夠降低其遞迴次 間。’並且能夠降低計算量較多的軟體判別處理及其處理時 產業之可利用性 上如上所述，本發明之通訊裝置和通訊方法係以多

凋變解调方式為例，可以適用於DMT調變解調方式戈〇F 调變解調方式之多載波調變解調方式的通訊（資料、3聲立Μ 衫像專專）’特別是採用加速碼（tlIrbo code )做為钟= 正碼的通訊裝置。 錯誤修 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 507435 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1 種通訊裝置，其採用加速碼（turbo code)做為 錯誤修正碼，其包括： … ^加速編碼裝置，用以對於傳送資料中較低兩個位元進 行加速編碼處理，並且輸出上述兩個位元之資料位元序列、 以及接收上述兩個位元之資料位元序列的第一重疊編碼器 所產生之第一冗餘位元序列、以及接收經過插入處理後之 替換各資料位元序列的第二重疊編碼器所產生之第二冗餘 位元序列； 、 第一解碼裝置，用以從接收信號抽出兩個位元之資料 位兀序列以及第一冗餘位元序列，利用此抽出結果和事前 資料的機率資料（包含沒有的情況），計算出所推測之資料 位元的機率資料； 第二解碼裝置，用以抽出上述兩個位元之資料位元序 列以及第二冗餘位元序列，利用此抽出結果和上述第一解 碼裝置的機率資料，計算出推測資料位元的機率資料，並 且將此結果做為上述事前資料，通知上述第一解碼裝置； 第一推測裝置，用以根據反覆執行之上述第一和第二 解碼裝置之機率資料計算處理結果，推測原始較低兩個位 元的資料位元序列； 錯誤修正裝置，對於上述所推測之資料位元序列，利 用錯誤修正碼進行錯誤檢查，當其推測精確度超過既定值 時’結束上述反覆處理，並且利用錯誤修正碼，對於上述 所推測之原始較低兩個位元的資料位元序列，進行錯誤修 正；以及 ·-裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 28 507435 A8 B8 C8 D8

   申請專利範圍 第二推測裝置，用以硬體判別上述接收信號中之其他 較馬位元並且推測原始較高位元之資料位元序列。 、2 .如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修JL裝置對於每個所推測之上述較低兩個位元之資 料位元序列進行錯誤檢查，在所推測之資料位料列中判 斷為「無錯誤」時，則結束上述反覆處理。 3.如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修正裝置對於每個所推測之上述較低兩個位元之資 料位元序列進行錯誤檢查，#根據來自上述第—解碼裝置 之機率f料所推測之資料位元序列以及根據來自上述第二 解碼裝置之機率資料所推測之資料位元相，兩者均判斷 為「無錯誤」時，則結束上述反覆處理。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修正裝置係依據預定既定次數實施上述反覆處理， 降低其位元錯誤率，並且利用錯誤修正碼對於上述所推測 之原始較低兩個位元之資料位元序列進行錯誤修正。 5 · —種通訊裝置，其作用為採用加速碼（turbo code) 做為錯誤修正碼之接收機，其包括： 第一解碼裝置，用以從接收信號抽出兩個位元之資料 位元序列以及第一冗餘位元序列，利用此抽出結果和事前 資料的機率資料（包含沒有的情況），計算出所推測之資料 位元的機率資料； 第^一解碼裝置’用以抽出上述兩個位元之資料位元序 列以及第二冗餘位元序列，利用此抽出結果和上述第一解 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） AWI ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 馬裝置的機率身料，計算出推測資料位元的機率資料，並 且將此結果做為上述事前資料，通知上述第-解碼裝置； 第推'則裝置，用以根據反覆執行之上述第一和第二 解碼裝置之機率資料計算處理結果，推測原始較低兩個: 元的資料位元序列； 錯誤修正裝置，對於上述所推測之資料位元序列，利 用錯誤修正碼進行錯誤檢查，當其推測精確度超過既定值 時，結束上述反覆處理，並且利用錯誤修正碼，對於上述 所推測之原始較低兩個位元的資料位元序列，進行錯誤修 正；以及 、> 一第二推測裝置，用以硬體判別上述接收信號中之其他 較N位元並且推測原始較高位元之資料位元序列。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修正裝置對於每個所推測之上述較低兩個位^之資 料位兀序列進行錯誤檢查，在所推測之資料位元序列中判 斷為「無錯誤」時，則結束上述反覆處理。 7 ·如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修正裝置對於每個所推測之上述較低兩個位元之資 料位元序列進行錯誤檢查，當根據來自上述第一解碼裝^ 之機率資料所推測之資料位元序列以及根據來自上述第二 解碼裝置之機率資料所推測之資料位元序列，兩者均判斷 為「無錯誤」時，則結束上述反覆處理。 8·如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中上 述錯誤修正裝置係依據預定既定次數實施上述反覆處理， _ C8 -^ 六 ' 申請專利範si _ --- ^其位元錯誤率，並且利用錯誤修正碼對於上述所推測 之原始較低兩個位元之資料位元序列進行錯誤修正。 種通1^裝置，其作用為採用加速碼（turbo code) 做為錯誤修正碼之傳送機，其包括： >加速編碼裝置，用以對於傳送資料中較低兩個位元進 仃加速編碼處理，並且輸出上述兩個位元之資料位元序列、 以及接收上述兩個位元之資料位元序列的第一重疊編碼器 所產生之第-冗餘位元序列、以及接收經過插入處理後之 替換各資料位元序列的第二重疊編碼器所產生之第二冗餘 位元序列。 10 . 一種通訊方法，其採用加速碼（turb〇 c〇de)做 為錯誤修正碼，其包括下列步驟： 一加速編碼步驟，用以對於傳送資料中較低兩個位元 進行加速編碼處理，並且輸出上述兩個位元之資料位元序 列、以及接收上述兩個位元之資料位元序列的第一重疊編 碼器所產生之第一冗餘位元序列、以及接收經過插入處理 後之替換各資料位元序列的第二重疊編碼器所產生之第二 冗餘位元序列； 一第一解碼步驟，用以從接收信號抽出兩個位元之資 料位元序列以及第一冗餘位元序列，利用此抽出結果和事 前資料的機率資料（包含沒有的情況），計算出所推測之資 料位元的機率資料； 一第一解碼步驟’用以抽出上述兩個位元之資料位元 序列以及第二冗餘位元序列，利用此抽出結果和上述第一 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -----------_-裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 n I ----訂---------AW-. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507435 A8 B8 C8

   507435 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 上述錯誤修正步驟中，係依據預定既定次數實施上述反覆 處理，降低其位元錯誤率，並且利用錯誤修正碼對於上述 所推測之原始較低兩個位元之資料位元序列進行錯誤修 正。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I - I I I I I I I ^ « — — — — — — I— . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）