TWI374613B - Method and apparatus of pre-encoding and pre-decoding - Google Patents

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/00年5月1曰修正替換頁 --- 1 100-3-29 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於種鈿置編碼(Pre-encoding)與前置 解碼(Pre-decoding)的裝置及方法，且特別是有關於一種用 於正交分頻多工系統之如置編碼與前置解碼的裝置及方 法。 【先前技術】 在通訊領域中，編碼技術可以用來壓縮傳送信號的長 度，或用來保濩傳送彳§號以減少傳輸時發生的錯誤。隨著 偵測理論的發展，等化技術與雜訊估測的方法越來越趨成 熟’使得接收端可以根據通道的特性來猜測所傳送的資料 為何。 、 假設接收機(receive收到的信號，其中^表 示接收到的信號向量表示發射機 (transmitter)傳送的信號向量，义也办以，"表示雜訊 向量％yr’丑表示響應矩陣， 矣，1 ^1,2 ... … \l K，2 … … 〜hj2… ♦ « ; : · …κ", • · _ Vl K，2 ·.. … h /π,/η ，/^·表示傳送指號對信號乃的響應。 一般而言，利用最大事後機率（Maximum A Posteriori，MAP)的方法能夠解得最佳之解S，也就是錯誤 1374613 /⑷請修正替換頁 . 、 100-3-29 率最低的解，；f的數學式子表示成 ^ = arg max p(y | x) ’若經過推導則i可表示為 i ^=- Hx^T^y - - in ρ(χ) η 其中，ση2為雜訊的功率，户仏)表示傳送χ的機率。也就是 說’找出一個Λ：使得点卜时卜份卜心“)最小，這個χ便 疋最佳的解X。若Λ：為g機率的話，則上面的式子可以表示 為 ^ = arg min[^ - Hx]T[y - Hx]

X J ’此時便是最大或然率(Maximum Likelihood，ML)的解。 不咐疋MAP或是ML的解法，其複雜度都非常地高，假 设在傳送二元相位鍵移⑻加^孙郎^腿尺印㈣抑张） 的情況下，並對每一種X做比對的話，則會有〇(2m)的複 雜度三雖然上述的轉是理論上最佳轉，但是因為複雜 度過高，因而實際上的應用卻很有限。 另外’為了減少複雜度，接收機可以使用線性债測之 方式’巾用的線性彳貞測;Jr法包括鮮】歸零(Zef。F〇rcing， ZF)的等化技術與最小均方差⑽出議跑打叫應 Επόι·’ MMSE)的等化技術。 採用化技術的接收機所解出的信號其複 ），採用ZF等化技術雖然減少了複雜度，但是 斤解出的X的正確率並沒有像肌的方法那麼高。 而採用MMSE等化技術的接收機所解出的信號 卜年3月咋修正替換頁 100-3-29 $ = % ’其中，矩陣所表示為 ^ =argmin||x- Wy||2

W ，^就是找一個矩陣r讓解出來的《與原始傳送的信號χ ^之均方差的總和最小。利用微分的方式可以推出矩 陣W ’其中’伽r]。再整理這些式子便 可以推出矩陣r=〔/n/+^j 表示單位矩陣，而 另J表示傳送彳5號χ的功率k雜訊w的功率。利用mmse等化 技術解出的信號i的正確率較ZF等化技術高，且其複雜度 僅為0(m3)，但是，其正確率依然沒有ML的方法來得高。 為了提升接收機的正確率，開始有人提出遞迴偵測 (Iterative Detection)的方法，目前，這些常見方法有垂直式 刀層空時(Vertical Bell Labs Layered Space-Time，VBLAST) 的偵測方法、遞迴式多用戶偵測pterative Multi_User Detection，Iterative MUD)方法與球面解碼（Sphere Decoding) ° VBLAST是由貝爾實驗室所發展出來，VBLAST主要 用於多進多出（Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)與分 時分空多工(Space Time Multiplexing)的通訊系統内。 VBLAST除了使用MMSE的估測方式，更採用干擾消除 (Interference Cancellation)來增加整體的效能，所以其效能 會比ZF與MMSE好。 VBLAST首先利用MMSE的方法計算估測，其 中，是MMSE的係數矩陣。接著，在毛中找出具有最大 信號雜訊比(Signal to Noise Ratio，SNR)的最大元素，之 1374613 卜哞5糾曰修正替換頁

後經過硬決策(HardDedsi〇n)後，可以得到哪⑹立中， 卿(·)表示取其輸人之正負號的運算子，當&大於〇，則 =卜)=1，當心小於〇，則sgnU。卜】。之後，將干擾項 二可以得到卜”峨。)·埤。，其中，'細的矩陣， =釣個元素之外，其餘的元素皆為零。若將雜訊考慮 斗狄從則v丨=份-ssn(‘).册M+n，再重複經過一&MMSEW 之後找出在★中找出具有最大謝的最 ，並做硬決策得到sg电）。接著，再將干擾項扣 = 。之後重複上述步驟，鋼所有λ :兀素都藉由硬決㈣決定為止。由上可知vblast必須 uuse2T!E： ^ </、ZF來仵大，但是其效能卻較MMSE與ZF好。 採用遞迴式多，戶偵測方法的接收機主要是找出向量 、利用丐來得到毛，而无Ρ ^ 來得到解 2 U〜·_\]。再利用η xk = tanh〔一' -, /i ，Zk=Ry^kT(y~^)}，» uk=h^^ , 职、W遞迴式多用戶侧方法的接收機 HVBLAST還好，且其複雜度—樣僅有 率要獲得最轉’也就是要提升接收機解碼的正確 率’則接收機可以採用球面解碼的偵測 1 ，，找出㈠，I，，也就是Μ二:解:馬 其中，r代表球面解碼的搜尋半徑，藉由遞迴式的計算，最後 可以獲得最佳解。雖然採用球面解碼的接收機具有比遞迴式多 ^债測方絲得高的正確率，但是其度卻是—個非決定 生多項式完全性(Np Complete，NPC)的問題。

曰甘^的遞迴_方法可以使接收機具有較佳的正確率，但 疋决异法的複雜度並沒有雜伽方法的娜度來得低。遞 迴偵測之方法的複雜度不利於即時(Real Time)的傳輸，例如： ==線性偵測方法的正確率太低，不利於傳輸於狀況 ί^ΐί。Τ’本發明之範例提供—種前置編碼裝置與前 ι u編碼裝置與前置解碼裝置可㈣於通訊系 •可以解得錯誤 、、先，八别置解碼裝置具有較低的運算複雜度且 較低的接收信號。 【發明内容】 =發明之-範難供—種前置編碼與 ΐ Jl?/^^(Fourth Generati〇n ?

糸、，死且具有低複雜度與低錯誤率等優點。 前置前，碼與解碼系統，包括 似别置編崎置接收具有多個 =、。喊的傳运信號向量，並對傳送信 其中，前置闕裝置每_錢傳 錢向量拆成多個子集合,並且利___ 於卜此Μ 子集合進订編碼’ m大於等於2，i大於等 插M 置由彼If串接的瓜個前置編_元與i個 插序晴叫，彳_f__前置—被依序送 9 卜^月，修正替換頁 100-3-29 =支器與通道而形献有多織收錢的接收信號向量。前 ^碼ί置透過解調器而自通道獲得接枚信號向量，並對接收 次的解碼與j次的反插序以解出傳送信號向 ，前置解碼裝置每一次對接收信號向量進行解碼是 法㈣量拆成多個子集合，並且利用低維度的解碼方 前置解合進行解碼，η大於等於2，j大於等於1， 器所組! 串接的n個前置解碼單元與』個反插序 裝置之—範例提出—種前置編碼裝置，此前置編碼 ^置編^ ^序器與則固前置編碼單元。其中，這些m個 收具有1她序11彼此隨意串接。此前置編碼裝置接 m她^=^信編，賴傳送紐向量進行 向量進行辦切觀；4’=裝置每—續傳送信號 維度的編碼方法以集合’並且利用低 i大於等於！。了母野集合進仃編碼，m大於等於2， 置包一種_石馬裝置，此前置解碼裝 置解碼單元個前置解碼單元。這些η個前 透過解調器而、白、s、*序益彼此串接。其中，前置解碼裝置 進行η次^碼^量’並對該接收信號向量 前置解碼農置每插序以解出傳送信號向量，其中， 號向量拆成多個子^=^向量進行解喊將接收信 一個子集合進彳顺二法以對每 100-3·29 卜年3月巧日傪正替q 本發明之一範例提出一種前置 傳送信號向量依序進行首先，對 送信號，進行編碼的次數為m次，而進 置包括多個傳 m大於或等於2，！大於鱗於〗。其’ 量進行編媽是將傳送信號向量拆成多個子集：m就向 度的編碼方法以縣-個子集合進行㈣且進=== 碼的順序_並沒有任何醜制。之後了插序:·扁 編碼與i次的插序之傳送信號向量。 輪出A過m二人的 接收SC一Ϊ:提出—種前置解媽的方法，首先接收 接著號^進包衫個接收信號。 子=2==，解碼是將接收信號向量拆成多個 ，碼大於或等於2，」大於或等於1母之 過1最大解_n.U反插相該接收信號向量。 $單之範例中的前置編碼裝置採用多個前置編 多個前置解碼單元與反插序器的串接结構

;置解碼：因此可：讓前置解碼裝置的錯誤率降低，且I 成:母個:，解碼單疋可以用多個低維度的前置解碼器構 成，所以其複雜度也可以因此降低。 為讓本發明之上物徵和優雖更卿 舉fc例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。文特 11 1374613 細年$月”曰修正替換頁 ---- - 100-3-29 【實施方式】 ㈣ί傳送，作魅編碼，並在魏猶相對於前置編碼 士元、’並稭此降低接收端的錯誤率與演算法的複雜度是 本發明之範例所欲解決的問題。

^先’請參照圖卜圖〗是—種具有本發明之前置編 碼裝置110與前置解碼裝i ηι的正交分頻多工接取系統 之系統方塊_—個實施範例。此正交分頻多工接取系統 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access > 〇fdma)io包括前置編碼裝置110、前置解碼裝置n卜正交 分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM) 調變器120與〇FDM解調器121。其中，前置編碼裝置il〇 在傳送信號向量送入OFDM調變器120之前，會先對此傳送 信號向量進行編碼（包含可以對傳送信號向量的相位（phase) 進行改變，從而大幅地降低錯誤率），此傳送信號向量包括多 個傳送信號。OFDM調變器120包括反快速傅立葉轉換器 (Inverse Fast Fourier Transform，IFFT )125 與循環字首(Cyclic Prefix，CP)產生器126，反快速傅立葉轉換器125將經前置編

碼裝置110進行前置編碼後的傳送信號向量進行〇FDM調 變’循環字首產生器126接著將循環字首加入經過〇fdm調 變的傳送信號向量。最後，傳送信號向量會被送至多路徑衰減 通道199。 接著，OFDM解調器121自多路徑衰減通道199獲得接 接信號向量’其中，接收信號向量包括多個接收信號。OFDM 解調器121包括循環字首移除器128與快速傅立葉轉換器(Fast 12 1374613

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Transf_ ’ FFT)127。循環字首移除器i28將接收作號 循環字首移除；接著’快速傅立葉轉換器m對接。 量置解碼裝置111對解調後的接收信號向 藉此可以獲得正確的傳送信號向量。'^的剛置解碼，以 蝙碼srm置110對傳送信號向量進行》次的 t進行:次的解碼旬次的反插序。其;1= 編碼與插相前後财並沒有 $ 並沒有限二 ，，號 =:進=:序碼= u0 ^置=裝置111進行n次解碼會將前置編碼裝置 ⑽^ 信號向量解回未進行此m次編碼的信 序對^ίΐΠΐί插序為例’前置編碼器110會依 薏解碼裝置⑴就會依序地對接收信^那麼對應的則 如，map解里進订解碼(例 ° 以上，此例子是—個斟，序與反插序的次數則可以是1次 子）。 X個_的例子(也就是叫且啊的例 再二另一個不對稱的例子來說明 依序進行插序、編碼、插序、編碼、插以= 1374613 以年’月”日修正替換頁 ""------ 100-3-29 作丄那麼前置解碼裝置lu可能會用等效於前兩次反插序 與前兩次解碼的-次解碼動作代替，之後再進行—次反插 序與解碼便能解得原來的傳輸信號向量。簡單地說，就是 插序與編碼的順序與次數並沒有限制，反插序與解碼的順 序與次數亦沒有任何的限制。另外，插序與反插序的次數 不一定要相同，且編碼與解碼的次數也未必要相同。 雖然上述的前置編碼裝置110與前置解碼裝置U1是 用於OFDMA系統1〇中，然而，並非用以限定本發明。 刖置編碼裝置110與前置解碼裝置lu亦可以應用於多重 子載波分碼多工接取（Multi-carrier Code Division Multiplexing Access ’ MC-CDMA)系統、正交頻率分碼多 工(Orthogonal Frequency Code Division Multiplexing， OFCDM)糸統、插敘頻率分頻多工接取（interieave(j

Frequency Division Multiplexing Access ’ IFDMA)系統或第 四代行動通訊之衍進技術(Long Term Evolution，LTE)系 統0 睛參照圖2A ’圖2A是本發明範例所提供的一種前置 編碼裝置20的系統方塊圖。此前置編碼裝置20包括前置 編碼單元21卜22卜...、291與插序器212、222、...、282。 其中，前置編碼單元211的輸入端與前置編碼裝置20的輸 入端耦接，前置編碼單元211、22卜…、281的輸出端分 別與插序器212、222、…、282的輸入端輕接，插序器212、 222、…、282的輸出端分別與前置編碼單元221、...、291 的輸入端耦接，前置編碼單元291的輸出端與前置編碼裝 1374613

100-3-29 置20的輸出端耦接。前置編碼單元211、22ι、 用而插序器212、222、...、282則用以插= 例，例以9個前置編碼單元與8個插序器為 的個數並沒有限定，但前置編碼 ==單元與插序器的連接方式也非;= 毛月’僅舄要彼此隨意串接即可。 斤再以另-個範例來說明，請參照圖2Β，圖犯是 明犯例所提供的-種前置編碼裝置21 ^系統方塊圖。此前 置編碼裝置21包括前置編碼單元24卜242、..·、249盥 trri' 232 ' ··· ' 238、239 ° 其中’插序器 231 的輸入 鈿與刖置編碼裝置21的輸入端耦接，插序器231、232、…、 239的輸出端分別與前置編碼單元加、242 .....的 輸入端祕，前置編碼單元241、242、…、248的輸出端 分與插序器232、233、…、239的輸入端輕接，前置編 碼單兀249的輸出端則與前置編碼裝置21的輸出端輛接。 前置編碼單元241、242、…、249用以編碼，而插序器23卜 232 、239則用以插序。由圖2A與2B可以知道本發 明之範例提供的前置編碼裝置_前置編碼單元與插序器 的減關係並不受限制，是可以根據使用者的需求隨意地 串接。 另外’上述的前置編碼單元2n、22卜、291、241 〜249可以用多個低維度的前置編碼器來構成，如此一來 便能減少編碼的時間，並降低複雜度。請參關2C〜2F， 15 1374613 η年玥Μ曰修正替換頁 · _— I 100-3-29 圖2C〜2F是本發明範例所提供之前置編碼裝置201〜204 的實施示意圖。 圖2C所提供的前置編碼裝置2〇1具有3個前置編碼 單元201A、201B、201C與2個插序器2015、2016。其中， 第一個前置編碼單元201A是由哈達瑪(Hadamard)編碼器 2010與二個離散傅立葉轉換碼(Discrete Fourier Transform

Code，DFT Code)編碼器 2011、2012、2013 所組成，藉由 這四個二維的編碼器2010〜2013可以形成一個八維的前 置編碼單元。而插序器2015與2016，則是藉由如同圖2B 的接線方式來形成。第二個前置編碼單元2〇1B是由多個 維度比其前置編碼單元201B低的編碼器2017〜2020構 成，而第三個前置編碼單元201C則是由多個維度比其前 置編碼單元201C低的編碼器2021〜2024構成。 圖2D與圖2E的範例中，其所提供的前置編碼裝置 202與203分別具有4個前置編碼單元與3個插序器，圖 2D所提供的前置編碼裝置2〇2的插序器2〇25、2〇26與圖 2E所提供之前置編碼裝置2〇3的插序器2〇3卜2〇32不同。 另外’圖2F所提供的前置編碼裝置2〇4，前置編碼單元 204A則是由一個四維與兩個二維的離散傅立葉碼編碼器 2041〜2043構成，而前置編瑪單元2〇4C則是由兩個三維 的編蝎器2044、2046與一個二維的哈達瑪編碼器2045構 成其中，刖置編碼器2044與2046為隨意的係數編碼器。 ^因此’範例中所提供的前置編碼裝置中的插序器並不 受任何的限制，且每—個前置編碼裝置的前置編碼單元可 1374613 100-3-29

1 日修正替換頁 I 以由多個編碼器構成。這也 器，且這些編碼器的維度並不為低维度的編碼 置編石馬器的馳廿力古Γ 何制。另外，這些前 設計這些編碼器。/又何的_ ’使用者可以根據需要 解碼』置To圖的3二是本發明範例所提供的-種前置 =多個=解=元1丨丨—1與1序n 解碼裝置3〇的輸:端的輸入端與前置 AAM 铷八細耦接，刖置解碼單元311、321..... 81的輸出端分別與反插序器阳、3D、·.·、如綠λ 端耦接，反插序器312、322 ..... 382 輸 置解石馬單元321、.…_ _人出端分別與前 391的給+诚心罢站輸端輕接’前置解碼單元 單元碼裝置3〇的輪出端輕接。前置解碼 解Λ單元311、321、...、391亦可分別根= Γιϋ、...、382則是對其輸入信號進行反插序。其八 ^例中之前置解解元可狀ΜΑρ _單元， =單元可個維度較前置解碼單元低的前置解碼器 2。以八維的則置解碼單元為例，八維的前置解石馬單元 =由4個二維的前置解碼器域。藉衫個低維度 解碼器來組Mi較高維度的前置解碼料 少解碼的時間與複雜度。 請參照圖3B ’圖3B是本發明範例所提供的一種前置 17 1374613 卜年、月叫日修正替換頁 . 100-3-29 解碼裝置31的系統方塊圖。若圖3A _的前置解- 3二：Ϊ11 312與前置解碼單元321的功能等效於某: 3n、反插序n _前置解碼單元321。如關置 其中三刖置解碼單元31EQ的功能等效於圖3A中的前置 解碼單元311、反插序器312與前置解碼單元321。因此， 可以知道前置編賊置赌序的她觸置解碼裝置做反 插序的次财—定要姻，且龍編碼裝置作編躺次數 與前置解碼裝置作解碼的次數未必要相同。 咕參照圖3C，圖3C是本發明範例所提供的一種前置 解碼裝置33的系統方塊圖。圖3C與圖3A不同的地方在 於前置解碼裝置33更包括了參考前置編碼單元R312、 R322、...、R；382 與參考插序器 R3n、R321、、幻81。 其中丄參考前置編碼單元R382的輸人以接收參考信 f向量，其中，前置解碼單元P391的輸出信號向量經^ 前置，碼裝置33以外之後端電路處理後便形成此參考信 號向置，當然，此參考信號亦可以是前置解碼單元ρ39ι 的輸出信號向量。參考前置編碼單元R312、R322、...、 R382的輸出端分別與參考插序器R3U、R32i、、们81 的輸入端耦接，參考插序器R31卜R321、...、R381的輸 出端分別與前置解碼單元P311、P321、…、P381的另一 輸入端耦接，而前置解碼單元P391的輸出端耦接於前置 解碼裝置33的輸出端，前置解碼單元p391的另一輸入端 則用以接收參考信號向量。參考前置編碼單元 R312、 吟Μ 2师正替換頁. 100-3-29 R322 R331 …、R372的輸入端分別與參考插序器R321、 …、R381的輸出端耦接。 前置解碼單元P311、P321、 P1Q1 的結;當做其輸入的-組參考函數:也可以Z=C解;; 不，刖置解碼單元P311、P321、 、P3S1 Μ— 所 υ分別由參考前置編碼單元R312、R322 λ—

參考插序器R3n、咖、··.、R3 I U 碼單元R312、R322、一 R382 u㈣^參^刚置編 產生多個參考函數，這些X構=== 金^考函數進行插序的動作並將進多且=考= ==:ίϊ=ίΡ311、削、..=其中 關Τ之參考則置編碼單元R3U、R32i、 以為MAP編碼單元，而前置解碼單元P311、P32卜 P391可以為MAP解碼單元。 ···、

=範例中的前置解碼裝置3G與33是對應於圖2A 且:ίί辦置2G ’所以其前置解碼單元的個數皆為9， 發明2的個數皆為8。然而這些範例並非用以限定本 ii/il置解碼裝置30也可能用圖3B的前置解石馬ί 置二：例便是前置解碼裝置31與前置編碼裝 再次回到圖3C，圖3C中的前置編碼單元盥插序 =解碼單元的個數少1。然而，此範例並= = ’熟習此領域的技術人士亦能自圖3 Α與3Β的範 例推蚨出不對稱的設計方式。 摩巳 1374613

100-3-29 舰Ϊ 3D ^本發明範例所提供的一種前置 3I與H糸統方塊圖°圖3D所提供的前置解媽裝置 與圖3C所提供的前置解碼裝置33在其功能上是等效 的前置解碼單元P321EQ之功能等效於 圖:c的則置解碼單元削、p321與參考反插序器則 之串接結構的功能，_ 3D中的參考插序器们21的輸出 ，_接於參考前置解碼單元R312的輸入端因為前置

=厂⑸卜咖狀插序^咖之串接結構已經被 刖置解碼單元P321EQ所取代。

>請接著參照圖3Ej3E是本發明範例所提供的一種 2解碼裝置35的系統方塊圖。圖3E所提供的前置解碼 裝置35與圖3C所提供的前置解碼裝置33在其功能上是 f效的。其中’圖3E的參考前置編碼單元R3;2EQ之： 能等效於圖3C的參考前置編碼單元R312、R322與參考插 序器R321之串接結構的功能，而圖3E中的前置解碼單元 P32l的輸出端耦接於前置解碼單元P32l的另一輸入端。 因為參考前置編碼單元R312、R322與參考插序^| R32\ 之串接結構已經被參考前置編碼單元R322EQ所取代，因 此需要將前置解解元P321的輸出_接於前置解碼單 兀P321的另一輸入端，才能讓前置解碼單元ρ32ι 組機率函數。 鮮出一 义另外，請參考圖3F，圖3F是本發明範例所提供的一 種刖置解碼裝置36的系統方塊圖。此範例中的前 置％是對應於圖2B的前置編碼裝置21，當然，此範例並 20 1374613

100-3-29 非用以限定本發明，此熟知此領域技術者，也可以前面所 揭露的内容推導出不對稱的例子。 接著，請參照圖4A與4B，圖4A本發明範例提供的 具有錯誤更正碼編碼器401的一種前置編碼裝置40之系統 方塊圖’冑4B是本發明範例圖所提供的具有錯誤更正碼 解碼器410的一種前置解碼裝置41。 夕圖/A的刖置編碼裝置40比圖2A之前置編碼器20 夕了錯誤更正碼編碼器4〇1與錯誤碼插序器4〇2。其中， 錯誤碼插序H 4G2的輸出端輔接於前置編碼單元211的輸 ^端錯誤碼插序H 4G2的輸人端耗接於錯誤更正碼編碼 =401的輸出端’錯误更正碼編碼器撕的輸入端與前置 碼^置4〇的輸入端。錯誤更正碼編碼器402用以對其輪 入的k號向量進行錯誤編碼，錯誤碼插序器用以對錯 誤更正碼編瑪H4G2輸出的信號向量進行插序4而, ^正碼編碼器401與插序器4〇2之輕接關係並非用“ 疋本發明。 而圖犯之前置解石馬裝置41比圖％之前置解碼裝置 夕了錯誤更正碼解石馬器41〇、反差序器4ιι、插序器化 ”硬決策II 413。其中，反插序器411 置解碼單元削的輪出端，反插序器4ιι的 =誤更正碼解媽器41〇的輸入端，插序器4 = 接於錯誤更正碼解如41G的輸出端， = 接於前置解碼單元_的另一輸入端與參考 元讀的輸入端，硬決策器413的輸入端輕接於錯= 1374613 ―年3月”日修正替換頁 100-3-29 碼器彻的輸出端，硬決策器413的輸出端輕接於 則置解碼單元41的輸出端。 硬決策413用以對其輸入信號做硬性決策⑽以 ，插序器化、4〇2用以進行插序，反插序器4i i 以進仃反插序，錯誤更正碼解碼器彻用以進行錯誤更 的解碣’錯誤更正碼編碼器用以進行錯誤更正碼 :、·為碼。而上述的錯誤更正碼的種類並非用以限定本發 ，1的錯誤更正碼可以是渦輪碼(Μ。·)或捲積碼 -ΓΓΓοη⑽)等’且錯誤更正碼解碼器410、反插序 :、插序器412賴接關係亦可以做適當地修改 s之，此範例並非用以限定本發明。 a 祕^ i請參考圖5A，圖M是本發明範例提供的前置 S5G1，對傳送信號向量依序 ’ _號向量包括多個傳送錢。其中，進 m 的次數為ι次，m t每1錢插糊，㈣m次編碼 為例，則ϋι、·ί :欠插序；若料插序後編碼 的實施方式並非用以限定本發明，簡上面所述 ί述=3即可，至於插序與編碼的排列方=^^滿= 信號向i。S502’輸出㈣111次的編褐與1次的插序之傳送 以將傳另曰驟：’每一次對傳送信號向量進行編碼可 以將傳送域向爾多個子集合，每—個子集合利用低^ 22

100-3-29 Ϊ = 中，每-個子集合的維度彼此相同 發明。 時間降低’而上述的實施方式也非用以限定本 方法^5Β ’圖5Β是本發明範例提供的前置解碼的 中，接θ。於步驟S5U，接收一個接收信號向量，盆 收信號包括多個接收信號。於步驟S512，對接 數為η次^進彳與反插序，其中，進行解碼的次 大於黧於1 f 序的次數為j:欠，η大於等於2，j ί ^以先解碼後反插序為例，除了第η次解碼之外， 更會進行一次反插序；若以先反插序後解碼為 幻則反插序與解碼的次數相同，即η 限定本發明，簡單地說；是= 步=至於反插序與解碼的排列方式則不限定。於 量驟加’輸出經過η次解碼與」·次反插序的接收信號向 可以=收:t =每—次對接收信號向量進行解碼 了以將接收向讀成多個子集合，每—個子集 低維度的解碼方法來進行解碼，1 ^ =同或不相同。藉由上述的方法，可以二= 限定本發明。還有要注意的是，為了讓錯誤機‘i 解碼的方法可以利用.解碼，當然，利用MAP解^實 施的方式並非用以限定本發明。 ’、、木賞 23 1374613 岭月Μ日修正替換頁 100-3-29 =圖3C ’上述的步驟SM2的進 =下列的子步驟，對接收信號向量程 反插序的結果進行j次的編碼與插序，轉解碼與 組參考函數包括多個參考函數;(以:ί 二的解碼分別參考第1〜第』組參考函數)J = 二人的解碼則參考先前的第n次解碼來進行 接下來’將對解瑪的方式進行 了 =的僅是本發明之範例的一種實施方;以 先參照圖6A，圖6A是本發明範例提供的 :系統方塊圖。前置編碼器60包括3個 則置柄早疋61 i、621、63i與3個插序器612、防、啦， 此範例所提供的前置編碼裝置6〇是與圖6c的前置解碼裝 置7〇相對應的。其中’ _表示傳送信號向量，b(0)〜b(2) :別表，經過刖置編碼單元611、621、631編碼後的輸出

信號向置’而a⑴〜a(3)分別表示經過插序器612、622、 632插序後的輸出信號向量。

在介紹圖6C的前置解碼裝置7〇之前，在此請先參照 圖6B’圖6B是MAP解碼單元仍的方塊圖。如同前面所 述’前置解碼單元能用MAP解碼單元69來實施，其中， MAP解碼單元69分別有兩個輸入端與輸出端。一個輸入 端用來接收經過z+1次編碼與z次插序後之信號向量的一 組事前機率函數；而另一個輸入端則是接收經過z次插序 與z次編碼後之信號向量的一組事後機率函數。而MAP 24 丄374613 /畔3月巧日修正替換頁 ' 100-3-29 69根據其兩個輸入端的輸入進行解碼，以輸出 疋輸出經過ζ次編碼與2次插序之信號向量的一组事前 =率函數⑼以及經過ζ次插賴^二欠編石馬之信號向 里的一組事後機率函數戶(6(ζ)) 0

接著請參照圖6C ’圖6C是本發明之範例提供的前置 解碼裝置7〇的线方塊圖。前置解碼裝置％是用來對前 置編碼裝置60的輸出信號進行解碼，前置解碼裝置7〇用 MAP解碼^來實施前置解碼單元，而前置編碼單元則用 MAP編碼單元來實施，在此範例中，map編碼單元與map 解碼單元的結構是相同的，但是並非用以限定本發明。對 於MAP解碼單元7丨i、72 i與731而言，因為吨⑶）、邮(2)) 與戶(6(1))不會使用到’因此將MAp解碼單元711、721與 731輸出吵⑼、戶(响)與邮⑴)的這些輸出端都接地，而對 於MAP編碼單元R712與R722而言，因為解出戶(叩))與 戶(6(0))並不需要用到戶⑼&⑴)與戶卜丨&⑼），且亦不會用到 尸(少丨《(1))與戶0^(0)) ’因此可以將輸出戸⑺叫))與戶(心⑼)的輸 出端接地’而輸入戶⑴6⑴)與戶(yl_的輸入端也可以接地。 MAP解碼單元711會接收信號向量6(2)的一組機率函 ⑽（包括接收信號向量中每一個信號的機率函 數’以序列的方式儲存)與信號向量α(2)的一組事後機率函數 戶⑷2)) ’然後’根據貝氏定理來進行推導，可以算出戶(小⑵) 與户(6(2)) °此時若前置編碼單元内的編碼器是用哈達瑪編碼 器’則上述的架構之演算法的複雜度約為i?〇v3xi〇g2A〇。其 餘的MAP解碼單元721與731的功能亦可以從MAP解石馬 25 印 4613 卢啤?月巧日修正替換頁 --—J 100-3-29 單元71 1的敘述類推，在此便不贅述。 於上述之關巾，若上述的每—麵率函數不是以序列 的方式儲存’而是將信號假設成高斯分佈，且僅儲存其平均值 μ與變異數σ2絲行MAP解碼，職算法的複雜度可以下 降。此時不論前置編碼單兀的編喝器是用何種編碼器，其複雜 度都約為 0(；Vxl〇g2A^)。 最後請參考圖7，圖7是本發明範例提供的前置解碼 器的位元錯誤率曲線圖。圖7中，接收信號之數量為8， 其傳輸通道是衰減通道’其中，曲線⑽用以表示白色$ · 斯雜訊通道下的位元錯誤率，曲線⑽用以表示接收機採 用ml制方法的位元錯誤率，曲線c〇2用以表示接收機 採用本發明範提提供的方法之位元錯誤率，曲線⑽用卩 表示接錢採輯迴Μ好彳貞測⑽㈣方法的位元錯 誤率，曲、線C04帛以表示接收機採用最小均方差(MMSE) 伯測方法的位元錯誤率’曲線C05用以表示接收機採用強 制歸零(ZF)偵測方法的位元錯誤率。另外，圖7的曲線圖， 是在接收機是採用多維度信號集合(Multi_dimensi〇nai麝 Signal Sets ’ MDSS)配合0FDM系統來達到最大化的頻率 多樣性的狀況下’其作法是將每一個傳送信號在進入前置 編碼單元前，對每一個信號做角度的旋轉。 由圖7可知道使用本發明範例提供的前置解碼器之接 收機其位元錯誤率曲線C〇2可以接近亂偵測方法的位元 錯誤率曲線C(H，且其複雜度又較ML偵測方法來得小。 雖然上述的曲線圖是假設接收信號之數量是8時的曲線 26 卜修正替換g 100-3-29 卜修正替換g 100-3-29 圖 線會更加地;二誤率的曲 度也會稍微地提高(因為複雜度與接收;;虎以 〒丧、，口稱术進灯刖置編碼，前 =反插序器的串接結構來進行：== 3置解碼H的錯誤率降低，且上述每—個解竭器可以用 夕2維度的解碼器構成，所以其複雜度也可以因此降低。 雖然本發明已以範例揭露如上，然其並非用 本 發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，: 發明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤錦，因 發明之保護範11當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1是一種具有本發明之前置編碼裝置11〇與前置解 碼裝置111的正交分頻多工接取系統之系統方塊^個 實施範例。 圖2A是本發明範例所提供的一種前置編碼裝置2〇 系統方塊圖。 、 ' 圖218是本發明範例所提供的一種前置編碼骏置21的 系統方塊圖8 ^ 圖2C〜2F是本發明範例所提供之前置編碼裝置2〇1 〜204的貫施不意圖。 圖3A是本發明範例所提供的一種前置解蝎裝置3〇的 27 — 100-3-29 *月鳴正替換頁1 系統方塊圖。 C範例所提供的-種前置解繼3丨的 與參:=的具有參考前置編瑪單元 ^τΓΛ 解碼裝置33的系統方塊圖。 系統方塊圖 範例所提供的—種前置解碼裝置％的 系統疋本發·_提供的-種前置解碼裝置35的 系統是本發明範例所提供的-種前置解碼裝置％的 圖4A本發明範例提供的具有 種前置編碼裝置40之系統方塊圖。更碼、，扁碼裔的一 器二=:Γ提供的具有錯誤更正瑪解碼 % 圖5Α是本發明範例提供的前 叫本發明範例提供的前 塊圖圖6Α是本發明範例提供的前置編碼裝置方 圖6B是MAP解碼單元69的方塊圖。 是本發明之_提供的前置解碼1置7__ 線圖圖7是本發明範例提供的前置解瑪器的位元錯誤率曲 28 1374613 %年洲Μ曰修正替換頁 100-3-29 【主要元件符號說明】 10 :正交分頻多工接取系統 110:前置編碼裝置 111 :前置解碼裝置 120 : OFDM調變器

125 ： IFFT

126 :循環字首產生器 121 : OFDM解調器

127 : FFT 128 :循環字首移除器 199 :多路徑衰減通道 20、21 :前置編碼裝置 211、 221、...、291 :前置編碼單元

212、 222、…、282 :插序器 241〜249 :前置編碼單元 231〜239 ··插序器 201〜204 :前置編碼裝置 201A、201B、201C、204A、204B、204C :前置編碼 口口 — 早兀 2010、2017、2018、2020、2021 〜2024、2045 :哈達 碼編碼器 2011 〜2013、2019、204卜 2042、2043 :離散傅立葉 碼編碼器

29 I。啤5月q日修正替換頁 100-3-29 2015、2016、2025、2026、203卜 2032 :插序器 2044、2046 :係數編碼器 30、31、33、34、35、36 :前置解碼裝置 311、 321、…、391 :前置解碼單元 312、 322、…、382 :反插序器 31EQ、P321EQ :前置解碼單元 P311、P321、...、P391 :前置解碼單元 P312、P 322、…、P382 :反插序器 R311、R312、…、R381 :參考插序器 R312、R322、…、R382 :參考前置編碼單元 R322EQ :參考前置編碼單元 361〜369 :反插序器 371〜379 :前置解碼單元 40 :前置編碼裝置 41 :前置解碼裝置 401 :錯誤更正碼編碼器 410 :錯誤更正碼解碼器 402、412 :插序器 411 :反插序器 413 :硬決策器 S501、S502、S511 〜S513 :步驟流程 611、 621、631 :前置編碼單元 612、 622、632 :插序器 69: MAP解碼單元 30 1374613

㈣年3月q曰修正替換頁 100-3-29 711、 721、731 : MAP 解碼單元 712、 722、732 :反插序器 R711、R721 :參考插序器 R712、R722 : MAP 編碼單元 C00〜C05 :位元錯誤率曲線 31

Claims (1)

1374613 丨畔5月Μ日修正替換頁 100-3-29 十、申請專利範圍： 1· 一種前置編碼與解碼系統，包括： 量，並二=碼裝置’接收具有多個傳送信號的一傳送信號向 矽于署向量進行111次編褐與1次插序，其中’ :號向iUir次對該傳送信號向量進行編碼是將該傳 集合，並且利用低維度的編瑪方法以對 母個子集。進仃編媽，mA於等於 置編媽裝置由彼此串接大^等於1，， =’該傳送信號向量經過該前置編碼裝所 =r通道而形成具有多個接收信號的接收:向一 號向量透過—解調器而自該通道接收該接收作 疇 以解出該傳送信號向量，並丁":人的解碼與J次的反插序 接收信號向量進行卿是將解碼裝置每一次對該 合，並且利賴量梅個子集 η大於等於2，j大於等於丨，=—個子集合進行解碼’ 個前置解碼單元與j個反插序"器所^1裝置由彼此串接的n 2.如申請專利範圍第1 統，其中，i=m-l ,第一至笛)斤述之前置編碼與解碼系 別與第-至第i個插序器的輪置編碼單元的輸出端分 端與第m個前置編碼單元的輪入= 接第器的輪出 元的輸入端與該前置編碼裝 接第-、置編喝單 碼單元的輪出端盥哆俞番&直的輸入、耦接，第m個前置編 输出化與該别置編碼裝置的輸出端輕接· I扁 32 100-3-29 2第一至第〕個反插序器的元的輸出端分 輪出端與第η個前置解碼=轉接，第j個反插序器的 碼單元的輸八端與轉置’第—個前置解 置解碼單元的輸出端與該前置解接，第η個前 3.如申請專利範圍第i =的輪出端耦接。 ^ ’其中，i=m，第一至第i個插序的置編碼與解碼系 二y固前置編碼單元的輸入端轉捿1輪=分別與第一至 蝎早元的輸出端分別盥第二 弟—至第m-ι個前置編 與該;置編第 裝置的 解碼單元的輪入端第— 第—個反插序器的輸入插序态的輸入端耦接， n個前置解碼單元的輸出端與該前置二f置的輸入端耦接，第 4·如申請專利範圍第 馬裝置的輪出端耦接。 f ’其中，每-個前置=單之前置編碼與解碼系 每-個前轉碼單元由至:;、一：至少-個編碼器構成’ 維度小於或等夕個解碼器構成，該編碼II# 心前置 統，其中，該^圍第^所述之前置編瑪與解媽系 編碼單元與q個參考串接的r個參考前置 口口 h二彼此串接的Γ個參考前 33 1374613 w年》月巧日修正替換頁 100-3-29 置編碼單元與q個參考插序器用以產生q組信號向量的事 後機率函數給該q個前置解碼單元，該n個前置解碼 中的q個前置解碼單元用以接收該q組機率分佈函數，^ 根據其輸入來解碼，其中，q小於或等於n i。 6·如_請專利翻第5項所述之前置編碼與解 f ’其中，該前置編碼裝置更包括—錯誤更正碼編碼齡—第 :錯誤碼插序器，該錯誤更正碼編碼器的輸人端織於該= j裝置的輸人端，該第-錯誤碼插序器的輸 第—馳 序㈣於第一錯誤碼播序器與一硬決策器，該第一錯誤碑反插 輪出端耦接，該錯誤更正碼觫 置解馬早兀的 插序器的輸_接，該第二錯誤碼二的::::誤碼反 更正碼解碼器的輸出端 二奸=入知與該錯誤

，的輸出端亦耦接於該第一個二誤碼插序 考插序器的輸入端，該硬決策早喊第一個參 =二Γ決策器的輸，於該錯==ί 的輸“，其中，該第一與第二錯 、更正碼解碼益 作’而該第-錯誤碼反插序器== 7.—種前置編碼裝置，包括·· 34

100-3-29 i個插序器；以及 ^前置編碼單元，_i她序器彼此串接. :中，鱗置編碼健接收具衫 _ 就向置，並對該傳送雜向量進行 ^的-傳_ ，’該前置編碼裝置每-次對該傳送信.I1次插序’其 该傳送信號向量拆成翅子齡 ^。里物編碼是將 崎每—個子集合精編碼，m从_度的編碼方法 所述之前置二等： 第卿器的輸入 ，前置編碼單元的輸人端輪 $ =輪出端與第m個 .的輸， 出鳊與§亥則置編碼裝置的輸出端耦接。 置、，扁馬早几的輸 & 9第=;=:?7項所述之前置編碼裝置，”， 編碼單搞»個前置 出端分別與第二至苐_ m 1個别置編碼單元的輸 ^輸入端與該前I編碼裝置的輪入第-個插序器 早兀Z出^編碼裝置的輸置編碼 每一個前置圍^項所述之前置編韻置，其令， 維度小於或等該前置編4元器構成，該蝙碼器的 括，.如申請專利範圍第7項所‘置編魏置，更包 35 1374613 1扣年，胛日修正替換頁 100-3-29 一錯誤更正碼編碼器’其輸入端耦接於該前置編碼裝置的 輸入端；以及 -第-錯誤碼插序器，用以對其輸人進行插序的動作，該 其輸入端雛於該錯誤更正碼編碼器的輸出端，其輸出端福接 於該第-飾序H或抑—前置編解元的輸入端。 12. —種前置解碼裝置，包括： j個反插序器；以及 ^前置解碼單元’與該j個反播序H彼此串接； 接收二該前並==解進調器而自-通道接收- GΔ 魏彳5號向i進行η次的解碼與j次的 傳二信號向量，其中，該前置解碼裝置每-;=，== 亍解碼是將該接收信號向量拆成多 解碼二大嫩細對每—個子集合進行 一至第♦_======分別與第 與第η個前置解碼單元的輸入端輕器的輸出端 的輸入端與該前置解碼裝 '置解碼單元 單元=端與該前置解碼個前置解碼 ”，第-二12項所叙前置解碼裝置， 置解碼單摘輸人_接第—至第n個前 出端分顺第二至第』個反插序器的二： 36

100-3-29 序器的輸入端與該前置 碼單元的輸出端與該前^=輸入_接，第η個前置解 15. 如同申她=裝置的輸出端輕接。 中，每-個前置解Il f 12項所述之前置解碼裝置，其 器的維度小於或等二少—個解石馬器構成，該解碼 16. 如同#讀解碼單元的維度。 中，該前置解碼裝置更斤述之前置解碼裝置，其 單元與q個參考插序^ t此接的^個參考前置編石馬 碼單元與q個參考插序器用U此串接的r個參考前置編 率函數給該q個前置解碼單：，Jq組f號向量的事後機 q個前置解碼單元用以 μ 11個前置解碼單元中的 其輸入來解碼，其♦，q小二。q」’且機率分佈函數，並根據 17.如同”，專利範圍第==匕 包括： 項所述之則置解碼裝置，更 一第一錯誤碼反插序器，其 該第n個前置解碼單元的輪出端輕接/、該第j個反插序器或 一錯誤更正碼解碼器，其輪， 的輪出端耦接； 亥第—錯誤碼反插序器 —第二錯誤碼插序器’其輸入端與 輸出端耦接，其輸出端與該第n個扩^曰更正碼解碼器的 轉接，且其輸出端亦轉接於該第早元的另-輸入端 個參考插序器的輪入端；以及 置編碼單元或第- 一硬決策器，其輸出端耦接於該 其輸入端她於該錯誤更正骑置的輪出端， 37 1374613

100-3-29 其中，該第一錯誤碼插序器 作，而該第一錯誤碑反插序器用 作0 用以對其輸入進行插序的動 以對其輸入進行反插序的動 18. 如同申請專利範圍第15項所述之前置解碼裝 中’每-個前置解碼單元是—最大事後機轉解元，^ 最大事後機輪碼單元由維度比該最大事後機率解碼= 低的多個最大事後機率解碼器構成。 19. 一種前置編碼的方法，包括： 對-傳送雜向量依騎行編碼與插序，該傳送信 包括多個傳送信號，進行編碼的次數為m次，而進行插 次數為i次’其中’每-次對該傳送信號向量進行編碼是將該 傳送信號向量拆成多個子集合，並且利用低維度的編碼方法以 對每-個子集合進行編碼’m大於或等於2，i大於於】· 以及 、， 輸出經過m次的編碼與“欠的插序之該傳送信號向量。

—20.如同專利範圍第19項所述之前置編碼的方法，其中， 母一個子集合的維度彼此相同或不相同。 21. —種前置解碼的方法，包括： 接收-接收信號向量，其中，該接收信號向量包括多 個接收信號； —對該接收信號向量進行η次解碼與j次反插序，其中， 每一次對該接收信號向量進行解碼是將該接收信號向量拆 成多個子集合，並且利用低維度的解碼方法以對每一個子 集合進行解碼，n大於或等於2，』大於或等於工；以及 38 100-3-29 22.如^次反插序的該接收信說向量 其令，每-個不隹人β圍第21項所述之前置解媽的方法 23 I 的轉魏_或不相同。 其令二=利範圍第2i項所述之前置解喝的方法， 24二解碼是D次的最大事後機率解碼。法 m b年冰?日修正替換g 其令，進Λ清專利範圍第21項所述之前置解竭的方法 r進仃解_流程步驟包括： 方去， +該接收信號向量經過 進仃P次的編碼與q次插序，J次反插序的結果 其 包括‘； 碼的結===參考函數來獲得其解 —種前置編碼與解碼系統，包括·· 量，多個傳送信號的-傳送信號向 變該傳#:1:編碼與1:尬序，藉以改 於1= 其中’ m大於等於2，1大於等 個裝串接的m個前置編碼單元與^ 依序^錢，雜純號向4經财前置編碼裝置後被 收量調=與-通道而形成具有多個接收信號的-接 號向i π自該通道接收該接收信 以解4^· 订η次的解碼與j次的反插序 傳送信號向量，其中，n大於等於2，]大於等於丄， 二組：置由彼此串接Μ前置解碼單導反插 39 1374613 /。啤5月q日修正替換頁 -- 100-3-29 26.如申請專利範圍第25項所述之前置編碼與解碼系 其中，該前置編碼裝置每一次對該傳送信號向量進行編碼 是將該傳送健向量拆成多個子集合，並且_低維度的編瑪 方法以對每一個子集合進行編碼。 &如申請專利範圍第25項所述之前置編碼與解碼系 ^其中’該前置解碼裝置每-次對該接收 魏信號向量拆成-子集合，並且_低維度^ 解碼方法以對每一個子集合進行解碼。 .···. 1374613 科，月w修正替換頁 97 0525

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Ιο ί SJ 1374613 卜年3月Μ日修正替換頁 100-3-29 七、 指定代表圖： (一） 本案之指定代表圖：圖2Α與3C (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 20 :前置編碼裝置 211、 221、…、291 :前置編碼單元 212、 222、...、282 :插序器 33:前置解碼裝置 Ρ311、Ρ321、...、Ρ391 :前置解碼單元 Ρ312、Ρ322、…、Ρ382 :反插序器 R312、R322、…、R382 :參考前置編碼單元 R311、R32卜...、R381 :參考插序器 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： 無