TWI387248B - 編碼一通信信號的方法和裝置 - Google Patents

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TWI387248B TW097109411A TW97109411A TWI387248B TW I387248 B TWI387248 B TW I387248B TW 097109411 A TW097109411 A TW 097109411A TW 97109411 A TW97109411 A TW 97109411A TW I387248 B TWI387248 B TW I387248B
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Description

編碼一通信信號的方法和裝置
本發明大體而言係關於無線通信，且更特定言之，係關於編碼一無線通信信號之方法及裝置。
本專利申請案主張2007年3月16日所申請之名為"超寬頻通信中的重複編碼(REPETITION CODING IN ULTRA WIDEBAND COMMUNICATIONS)"之臨時申請案第60/895,427號之優先權，其已讓與其受讓人且在此明確地以引用之方式併入本文中。
在無線通信領域中，需要複雜的錯誤校正方法來驗證所傳輸之資料之完整性，並校正傳輸期間可能出現的錯誤。另外，隨著頻寬增加，與無線通信相關聯之錯誤率通常增加。
當實施新錯誤校正編碼時，有時需要新編碼與現有錯誤校正碼格式相容。以此方式，具有新錯誤校正碼格式之資料可仍與較舊器件相容。在其他時間，此反向相容性並非係所要的，在反向相容性降低效能時尤為如此。因此，存在對以改良之錯誤校正來編碼資料進而導致減少之成本、大小及功率的需要。另外，需要此編碼與現有錯誤校正碼格式相容。
在本揭示案之一態樣中，提供一種編碼一通信信號之裝置。該裝置包括：一編碼器，其經組態以編碼該通信信號 以增加該通信信號之長度；及一重複編碼器，其經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號之部分以利用該通信信號之該增加之長度中的至少一些。該裝置進一步包括一交錯器，該交錯器經組態以交錯該經重複編碼之通信信號。
在本揭示案之另一態樣中，提供一種編碼一通信信號之方法。該方法包括：編碼該通信信號以增加該通信信號之長度；及重複地編碼該經編碼之通信信號之部分以利用該通信信號之該增加之長度中的至少一些。該方法進一步包括：交錯該經重複編碼之通信信號。
在本揭示案之又一態樣中，提供一種編碼一通信信號之裝置。該裝置包括：用於編碼該通信信號以增加該通信信號之長度的構件；及用於重複地編碼該經編碼之通信信號之部分以利用該通信信號之該增加之長度中的至少一些的構件。該裝置進一步包括：用於交錯該經重複編碼之通信信號的構件。
在本揭示案之再一態樣中，提供一種編碼一通信信號之處理器。該處理器包括：一編碼器，其經組態以編碼該通信信號以增加該通信信號之長度；及一重複編碼器，其經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號之部分以利用該通信信號之該增加之長度中的至少一些。該處理器進一步包括一交錯器，該交錯器經組態以交錯該經重複編碼之通信信號。
在本揭示案之又一態樣中，提供一種以編碼一通信信號之指令編碼的機器可讀媒體。該等指令包括：用於編碼該 通信信號以增加該通信信號之長度的碼；及用於重複地編碼該經編碼之通信信號之部分以利用該通信信號之該增加之長度中的至少一些的碼。該等指令進一步包括：用於交錯該經重複編碼之通信信號的碼。
應理解，熟習此項技術者自以下[實施方式]將容易顯而易見本發明技術之其他組態，其中藉由說明來展示並描述本發明技術之各種組態。如將瞭解的，本發明技術能夠具有其他及不同組態且其若干細節能夠在各種其他方面加以修改，而全部皆不脫離本發明技術之範疇。因此，圖式及[實施方式]將被認為實質上係說明性的而非限制性的。
圖1為說明可使用通信信號之編碼之無線通信系統100的實例的圖。系統100包括至少一傳輸器102及一接收器106，其可(例如)由諸如行動電話之器件構成。儘管器件102及106被描繪為行動電話，但是其不應限於此。器件102及106可代表(例如)電腦、膝上型電腦、電話、另一類型之行動電話、個人數位助理(PDA)、音訊播放器、遊戲控制台、相機、攜帶型攝像機、音訊器件、視訊器件、多媒體器件、前述器件中之任一者的組件(諸如，印刷電路板、積體電路及/或電路組件)或可支援無線通信之任一其他器件。器件102及106可為固定的或行動的，且其可為數位器件。
傳輸器102可將通信信號104傳輸至接收器106。傳輸器102可在通信信號104被傳輸至接收器106之前編碼通信信 號104，且接收器106可解碼經編碼之通信信號104。
就此而言，通信系統100可與超寬頻(UWB)系統對應，超寬頻(UWB)系統為用於無線專用區域網路(WPAN)之無線電技術。通信系統100可使用許多其他通信協定中之一者。以實例說明之，通信系統100可支援演進資料最佳化(EV－DO)及/或超行動寬頻(UMB)。EV－DO及UMB為由第3代合作夥伴計劃2(3GPP2)發布的作為CDMA2000標準族之部分的空中介面標準且使用諸如分碼多重存取(CDMA)之多重存取技術以向行動用戶提供寬頻網際網路存取。或者，通信系統100可支援長期演進(LTE)，其為3GPP2內主要基於寬頻CDMA(W－CDMA)空中介面來改良通用行動電信系統(UMTS)行動電話標準的計劃。通信系統100亦可支援與WiMAX論壇相關聯之WiMAX標準。此等協定僅為例示性協定，且通信系統100不限於此等實例。
由通信系統100使用的該(等)實際通信協定將視特定應用及施加於系統上的總設計約束而定。貫穿本揭示案而呈現的各種技術同樣可適用於異質或均質通信系統100之任一組合。
返回參考UWB，此無線電技術通常提供用於低資料速率與高資料速率之不同傳輸選項。舉例而言，WiMedia UWB為資料速率標準，具有自53.3 Mbps至480 Mbps之當前原始資料速率。該標準係基於正交分頻多工(OFDM)。因為其意謂裝備消費型電子器件之廣泛陣列，所以該設計強調低成本硬體及低功率消耗。大體經由工作循環而達成低功 率消耗，其中封包係以高資料速率叢發，且器件在封包之間幾乎可關閉，藉此節省電力。
圖2為說明通信信號之里德所羅門(RS)碼標頭構造之實例的概念方塊圖。最近已將RS碼添加至WiMedia標準以用於保護標頭資訊。就此而言，儘管RS碼標頭對應於WiMedia實體層之所採用之標頭結構，但是可使用其他標頭結構格式。下文將較詳細地描述重複碼標頭格式。
大體而言，標頭含有解碼資料封包之剩餘部分(例如，有效負載)通常所需的資訊。雖然有效負載可以低資料速率或高資料速率來傳輸，但是標頭通常以低資料速率來傳輸以確保免受頻道損害及雜訊的高保護。
WiMedia之標頭結構的原始設計中之一者(未圖示)為將52個零位元附加至148個預先指定之資料位元，以使標頭與交錯器大小相容。就此而言，圖2中之里德所羅門位元用於使用零填充。因此，存在接收器未使用之52個位元。
圖2中描繪WiMedia併入的標頭結構之另一設計。在此設計中，52個附加之零位元用於額外標頭保護。在此實例中，即使改良有效負載編碼，標頭編碼仍將可能比有效負載編碼強。
當以最低資料速率(53.3 Mbps)操作時，且當有效負載長度為短時，大量封包錯誤可由標頭錯誤引起。藉由加強標頭，看到封包錯誤率(PER)改良。另外，看到較強健之標頭提供相鄰器件及微微網之較佳可見性。媒體存取控制(MAC)可接著進行較佳排程決策及資源指派。就此而言， 應注意，不必解碼相鄰器件之有效負載，且所需之全部為解碼標頭。繪製何器件在附近及其正使用何種種類之資源的映射圖。
如上文所提及，52個填充之標頭位元的由WiMedia採用之結構為里德所羅門碼。此碼之設計係反向相容的，使得忽略52個填充位元之舊器件可繼續正常作用。RS碼可滿足此條件，因為其為系統碼。換言之，按現狀發送資訊位元，且將同位位元插入於52個填充位元之位置中。舊器件可忽略同位位元且其效能通常不改變。新器件可使用同位位元來增強效能。
RS碼被選擇為(23,17)系統碼，其係藉由縮短(255,249)系統碼而獲得。此碼能夠校正23個傳輸之位元組之任一者中的高達3個位元組之錯誤。通常基於實體層(PHY)標頭(5個位元組)、MAC標頭(10個位元組)及循環冗餘檢查(CRC)(2個位元組)來計算碼之同位。通常需要CRC來檢查解碼操作成功。整個RS碼之資訊為17個位元組。同位位元由6個位元組(52個位元中的48個位元)組成。
將52個位元中之剩餘4個位元用作用於卷積編碼器之尾部位元，其將在下文中較詳細地加以描述。RS碼(資訊加同位)之總位元組數目為23個位元組。
圖3A及3B為分別說明未以重複編碼及以重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的比較的概念方塊圖。此等圖中之虛線表示存在於一方案中但不存在於另一方案中之區塊。如併有RS碼而非重複編碼之圖3A中所示，在標頭由 外部RS編碼器302編碼後，其被發送至速率1/3之內部卷積編碼器304。卷積編碼器304之約束長度通常為7。在由卷積編碼器304編碼後，標頭由交錯器306來交錯。
卷積編碼器304之輸入處的標頭之總長度通常為200個位元，如圖4中所描繪。因而，在卷積編碼器304之輸出處，總長度為200×3＝600個經編碼之位元。
參看圖3B，若RS編碼器302被移除且添加重複碼308，則在多數狀況下可以較少硬體及較少功率需求實現相同或更佳的效能。可在卷積編碼器304後考慮52個填充位元，而非在卷積編碼器304之前考慮此等位元。
圖5說明編碼通信信號之器件之功能性的實例。如在此圖中可見，52個位元變為52×3＝156個經編碼之位元。另一方面，有用資訊位元通常為200－52＝148個位元。在卷積編碼器304後，其變為148×3＝444個經編碼之位元。因此，可經由卷積編碼器304來發送僅148個有用資訊位元以獲得444個經編碼之位元。如下一級(圖3B之交錯器306)所需，接著可在區塊308處應用重複樣式(重複156個經編碼之位元)以填充間隙並獲得600個經編碼之位元。
重複樣式之一實例為重複來自卷積編碼器304之上部分支的所有經編碼之位元(例如，148個重複之經編碼之位元)及來自卷積編碼器304之下部分支的由54個位元間隔之另外8個位元。換言之，可重複以下經編碼之位元：0至441，以3為步級；及2至380，以54為步級。
就此而言，可使用其他重複樣式。舉例而言，一相對簡 單之方案可使用分數步級來選擇哪些位元待加以重複。下文將參看圖6B來較詳細地描述此情形。
參看圖3B，重複之位元之總數通常為156。用於重複位元之兩個選項如下： ．可將重複之位元附加至末端以形成600個經編碼之位元。
．可將重複之位元插入於原始位元之間。
關於附加重複之位元之第一選項，此選項可保持與忽略重複位元之較舊器件的反向相容性。與RS解碼相比，看到用於此重複方案的接收器解碼過程相當簡單(例如，簡單加法器及計數器邏輯)。另外，新器件可利用重複部分，或在MAC決定無需額外效能時，若新器件希望節省電力，則新器件可忽略重複部分。儘管通常存在與此方法相關聯之緩衝要求，但是緩衝要求亦存在於RS編碼方法中。
關於將重複之位元插入於原始位元之間的第二選項，自硬體觀點而言，看到此方法較簡單，且通常無需緩衝。然而，反向相容性通常被丟失。在此狀況下，MAC訊息或特定標頭位元可指示標頭格式之類型(例如，舊標頭格式或新標頭格式)。
除標頭內之重複編碼的上述優點外，歸因於瑣碎處理而添加的潛時相對可忽略。另一方面，在使用RS編碼之情況下，RS解碼器可歸因於因而發生的處理而引入顯著潛時。潛時意謂接收之信號之額外緩衝。
在用於重複編碼之接收器側待考慮的一個問題為維特比 (Viterbi)解碼器之輸入處的位元寬度。在取消重複後，位元寬度可增加1個位元且可能出現飽和。
除標頭外，重複編碼亦可經擴展以用於有效負載。舉例而言，重複區塊可用以保護短有效負載，且可能實施較低資料速率，因而增加範圍。就此而言，任何短有效負載可自動地受益(例如，每隔20 ms傳輸之短語音封包)。又，在卷積編碼器之前的空白填充可以卷積編碼器後之重複碼來替代。
圖6A及圖6B為分別說明未以重複編碼及以重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的另一比較的概念方塊圖。圖6A描繪零填充區塊602、卷積編碼器304、穿刺器604及交錯器606之使用。另一方面，圖6B描繪卷積編碼器304、重複區塊608、穿刺器604及交錯器606之使用。
如在圖6B中可見，可將重複區塊608插入於卷積編碼器304與穿刺器604之間。在接收器側(未圖示)，可將重複區塊608插入於解穿刺器與維特比解碼器之間。通常不執行零填充(參見圖6A之元件602)。實情為，將零填充區域之大小供應給重複區塊608，以便計算重複之位元之間的步長。可將重複之位元置放於為零填充而保留之區域中，以便保持反向相容性。在此狀況下，可能需要額外緩衝。
然而，在無需反向相容性之狀況下，標頭中之旗標可指示啟用有效負載重複。因此，重複之位元可與原始位元混合，且將無需緩衝。
另外，重複之位元之間的步長可為累積直至跨越整數邊 界為止的分數。每當分數跨越邊界，可重複一個位元。此步長亦可由3個分數組成，卷積編碼器304之每一分支一個分數。
應注意，重複區塊608亦可用來將有效負載資料速率降低至當前53.3 Mbps之下，以便增加範圍。可在標頭中指示重複量。重複區塊608可計算整數步長或分數步長且因此重複位元。舉例而言，可將53.3 Mbps除以4以獲得13.3 Mbps之資料速率，大致將範圍加倍的6 dB之擴展增益。可將重複之位元插入於經編碼之位元之間。此外，交錯器606可自動在不同副載波及頻帶上分配重複之位元。然而，在增加之範圍下，較佳地經由重複而以較低資料速率傳輸標頭自身。另外，通常序文之長度被擴展，此可使簡單序文偵測演算法之執行變得困難。
如上文所提及，重複編碼可用於標頭及/或有效負載中。除此等用途外，有時可將重複碼用作WiMedia之頻域擴展(FDS)及時域擴展(TDS)的替代。FDS及/或TDS可對應於擴展器或擴展方法。此重複碼可提供較佳效能作為對其較高功率消耗之交換。圖7A及7B為分別說明未以重複編碼及以重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的一比較的概念方塊圖。圖7A包括卷積編碼器304、穿刺器702、交錯器704及FDS/TDS區塊706。另一方面，圖7B描繪卷積編碼器304、重複區塊708及交錯器704。
對於特定資料速率(例如，80 Mbps及200 Mbps)而言，頻域擴展(FDS)及時域擴展(TDS)編碼方法並非較佳。此情 形之至少兩個原因如下： ．FDS及TDS方法通常在穿刺後應用重複之形式，進而導致(甚至在AWGN中)編碼損失(例如，對於80 Mbps而言為約0.25 dB損失，且對於200 Mbps而言為0.6 dB)； ．此等方法通常在交錯後應用重複之形式，此導致非AWGN頻道中之分集損失及完全不當的交錯。此主要發生在頻帶跳躍關閉時(例如，在無頻帶跳躍之頻道模型CM2中，對於53 Mbps而言為約0.5 dB損失，且對於80 Mbps而言為1 dB損失)。
舉例而言，在一種情形下，展示1 dB以上損失。儘管看到FDS及TDS以特定資料速率不良地執行，但是此等方法(例如，圖7A之穿刺器702的使用)允許硬體以較低速度執行並節省電力。因此，圖7B之重複編碼方案有時可用於用功率交換效能，且標頭可指示何方案被使用。看到圖7B中所描繪之重複編碼方案提供改良之重複形式，且看到恢復與圖7B中所描繪之方案相關聯之損失。
在圖7A中，若卷積編碼器304接收具有200 Mbps之位元速率的輸入，則卷積編碼器304可以600 Mbps產生經編碼之資料，600 Mbps為輸入速率之三倍。經編碼之資料可被發送至穿刺區塊702以產生320 Mbps之經編碼之位元速率，此可經由TDS而重複兩次以獲得640 Mbps之最終經編碼之位元速率。此可被映射至(例如)QPSK音調(tone)上。
圖8為說明編碼通信信號之器件之功能性的另一實例的概念方塊圖。參看圖7B與圖8，在此實例中將具有200 Mbps之位元速率的輸入資料施加至卷積編碼器304。在卷積編碼器304後，經編碼之位元速率通常為三倍高或600 Mbps。在此實例中，在卷積編碼器304後不執行穿刺。實情為，重複區塊708可重複600 Mbps之一部分以獲得640 Mbps之經編碼之位元速率。舉例而言，重複區塊708a可每15個經編碼之位元重複一次。此可接著被映射至(例如)QPSK音調上。亦看到此重複允許硬體以較低速度執行且節省電力，類似於TDS及FDS。
仍參看圖7B及圖8，在交錯器704之前的640 Mbps之經編碼之位元速率類似於由諸如480 Mbps之現有高資料速率獲得之速率。因此，區塊704a(其可(例如)包括交錯器704及其他後續區塊)可被設定於高資料速率模式，而通常無需額外硬體。又，快速傅立葉變換(FFT)通常兩倍快地在高資料速率模式下執行。
圖9為說明編碼通信信號之器件之功能性的又一實例的概念方塊圖。如上文關於圖7A及圖7B所提及，有時可使用重複編碼方案而非穿刺器/FDS/TDS方案，以便用功率交換效能，且標頭可指示哪一方案被使用。
在圖9之實例中，重複編碼方案被描繪為分支904，且穿刺器/FDS/TDS方案被描繪為分支902。另外，選擇器(未圖示)可用於在分支902與分支904之間選擇。選擇器可基於(例如)功率與效能之間的折衷來選擇分支。舉例而言，對於諸如80 Mbps及200 Mbps之資料速率，選擇器可選擇重複編碼分支904。若選擇器選擇重複編碼分支904，則交錯 器704及後續區塊(參見，例如圖8中之區塊704a)可使用高資料速率模式。
可在卷積編碼器304之前或在卷積編碼器304內實施選擇器。亦可在卷積編碼器304後但在穿刺器702或重複區塊708(或圖8中之708a)之前實施選擇器。
總而言之，可在標頭、有效負載內及/或時常使用重複編碼以替代FDS/TDS編碼。看到重複編碼提供改良之錯誤校正、成本、大小及功率。另外，此編碼可與現有錯誤校正碼格式相容。
現在將提供對重複編碼之模擬之效能的較詳細描述。圖10至圖12為說明在加性白高斯雜訊(AWGN)中之重複編碼之效能的實例的圖表。更特定言之，圖10說明在加性白高斯雜訊(AWGN)中之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例。圖11說明在CM2及FFI模式下之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例。圖12說明在CM2及TFI模式下之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例。
在此等圖中，CM2與IEEE 802.15.3之頻道模型2(CM2)對應，但無遮蔽。另外，在圖11中，頻帶跳躍關閉，其與WiMedia規格中之固定頻率交錯(FFI)對應。
在圖12中，頻帶跳躍開啟，其與時間及頻率交錯(TFI)對應。在使用重複編碼之TFI模式下，涵蓋三個頻帶，且傳輸功率可能幾乎增加三倍(~4.7 dB)。結果給出作為信雜比(亦即，Eb /N0 )之函數的標頭錯誤率(HER)。
如圖10中所見，僅看到RS編碼在高Eb /N0 下效能優於重複編碼，高Eb /N0 與低HER對應。此情形通常在RS碼為有用時發生，因為錯誤非常集中。然而，所關注之較佳範圍為對應於有效負載之封包錯誤率(PER)的HER之範圍，其通常遠大於10－3 。在此PER下，約10－4 之HER足夠多。
仍參看圖10，且在HER>10－4 之通常有用範圍內，重複編碼效能優於RS編碼或效能略差於RS編碼約小於0.2 dB。此外，給定在低Eb /N0 下的較高效能，重複碼較不受遮蔽影響。看到重複編碼為在所關注之範圍內提供足夠標頭保護的簡單得多之編碼。
應注意，FFI模式(例如，圖11)下之效能似乎優於TFI模式(例如，圖12)下之效能，因為在FFI模式下，6個符號專用於頻道估計，而在TFI模式下，僅2個符號專用於每頻帶之頻道估計。然而，因為在TFI模式下允許UWB器件傳輸3倍大的功率，所以此效能差通常將不存在於實際系統中。看到對FFI模式之功率約束限制其能力。因此，應未必直接比較由圖11及圖12描繪的兩種模式。
如圖10至圖12中所見，重複碼在許多狀況下效能優於RS碼。一個原因在於原始RS碼為(255,249)，重複碼不可與其競爭，因為在249個位元組中之6個中，通常不存在用於充分重複之空間。但在將碼縮短至(23,17)後，重複碼有競爭機會。在17個位元組中之6個中，通常存在用於充分重複之空間。
更特定言之，在低HER(例如，比方說10－3 )下，在維特 比解碼後，在封包中通常存在至多一個錯誤事件。此錯誤事件可轉譯成在1、2、3或3個以上連續位元組上擴展的錯誤位元之連續區段。當錯誤小於或等於3個位元組時，RS碼通常可校正該錯誤。然而，若錯誤為4或4個以上位元組，則RS碼通常失敗。
在維特比解碼器後，以位元組為單位之錯誤事件長度完全與封包長度無關。實情為，錯誤事件長度通常僅取決於操作Eb /N0 以達成10－3 之HER。因此，無關於封包大小(23個位元組還是255個位元組)，在所要的操作Eb /N0 下，通常將僅存在約3個位元組長度之單一錯誤事件。RS碼提供固定增益如下： RS碼增益1.3 dB (式1) 不管封包長度是23個位元組還是255個位元組。就此而言，255個位元組之封包對應於未縮短之RS碼，而23個位元組之封包對應於大量縮短之版本。
另一方面，重複編碼之增益通常確實取決於封包大小。若以n個位元組來表示標頭資訊長度，並以m＝6個位元組表示重複長度，且若可適當地分配重複位元，則重複增益可為如下： 重複增益＝10 log10 (1＋m/(n－m))dB (式2) 重複增益與操作Eb /N0 無關。對於n＝255個位元組而言，增益僅為0.1 dB，且其通常難以適當地分配重複之位元。對於n＝23個位元組而言，增益為1.3 dB，且在卷積編碼器 304後可平滑地分配重複位元。因此，看到WiMedia UWB中之重複對RS碼提供類似增益。
參看圖11，可見，對於加性白高斯雜訊(AWGN)而言，錯誤趨向於很集中，常常集中於小於3個位元組中。維特比解碼器設法迅速自錯誤事件恢復。在存在諸如IEEE 802.15.3之頻道模型2(CM2)之頻道的情況下，錯誤趨向於在較多位元組上擴展：維特比解碼器具有自錯誤事件恢復之較困難時間，因為新輸入量度可能係微弱的。因此，在存在頻帶跳躍關閉之頻道的情況下，RS碼效能顯著較差。
此最差效能之原因可能與分集增益相關。雖然重複解碼器在維特比解碼器之前作用且充分利用分集，但RS解碼器在維特比解碼器之後操作且幾乎無分集增益。實際上，看到WiMedia之當前標頭編碼使用次最佳頻域擴展及時域擴展，且看到在FFI模式下缺乏分集，此情形將在下文中進一步詳細地加以描述。看到重複碼恢復分集損失。在如圖12中所描繪的TFI模式下，看到WiMedia編碼提供足夠分集，且因此重複碼與RS碼表現得如在AWGN中一樣。
圖13及圖14提供重複編碼之效能的其他實例。圖13描繪在FFI模式下之時域擴展編碼對重複編碼之效能的實例，且圖14說明在TFI模式下之時域擴展編碼對重複編碼之效能的實例。更特定言之，圖13展示在加性白高斯雜訊(AWGN)中、且在IEEE 802.15.3之頻道模型2(CM2)(但無遮蔽)中且在FFI模式下的200 Mbps之有效負載模擬結果。除在TFI模式下外，圖14展示相同情形。結果給出作為信 雜比Eb /N0 之函數的封包錯誤率(PER)。
如圖13及圖14中可見，在AWGN中，看到重複碼提供關於TDS之約0.6 dB的編碼增益。另外，在CM2中，重複碼在FFI模式下具有0.6 dB的分集增益且在TFI模式下具有0.3 dB的分集增益。因此，總增益在FFI模式下為1.2 dB且在TFI模式下為0.9 dB。儘管擴展，但是仍看到TDS方案在FFI模式下缺乏某分集。
因此，藉由在WiMedia UWB中使用執行重複碼而非里德所羅門碼，可實現具有較佳效能之較簡單實施。與里德所羅門之編碼器/解碼器之複雜性相比，所提出之重複方案之編碼器/解碼器之複雜性幾乎可忽略。
另外，當與諸如TDS及FDS之擴展相比時，重複碼方案可用於改良短有效負載之系統效能，達成小於53.3 Mbps之資料速率，且以更加最佳之方式傳輸現有資料速率。
圖15為說明編碼通信信號之例示性操作的流程圖。在步驟1502中，編碼通信信號以增加通信信號之長度。在步驟1504中，重複地編碼經編碼之通信信號之部分以利用通信信號之增加之長度中的至少一些。在步驟1504中，交錯經重複編碼之通信信號。
圖16為說明編碼通信信號之器件之功能性的實例之概念方塊圖。器件1602包括用於編碼通信信號以增加通信信號之長度的模組1604。器件1602進一步包括用於重複地編碼經編碼之通信信號的部分以利用通信信號之增加之長度中的至少一些的模組1606。另外，器件1602包括用於交錯經 重複編碼之通信信號的模組1608。
熟習此項技術者將瞭解，本文中所描述之各種說明性區塊、模組、元件、組件、方法及演算法可被實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。舉例而言，卷積編碼器、重複區塊及交錯器中之每一者可被實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為說明硬體與軟體之此互換性，上文已大體根據功能性而描述各種說明性區塊、模組、元件、組件、方法及演算法。此功能性是實施為硬體還是軟體取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用而以不同方式來實施所描述之功能性。各種組件及區塊可以不同方式來配置(例如，以不同次序配置或以不同方式分割)，而全部皆不脫離本發明技術之範疇。
已給出特定通信協定及格式之實例以說明本發明技術。然而，本發明技術不限於此等實例且適用於其他通信協定及格式。
應理解，在所揭示之過程中的步驟之特定次序或階層為例示性方法之說明。應理解，基於設計偏好，可重新配置過程中之步驟的特定次序或階層。可同時執行該等步驟中之一些。隨附方法項以樣本次序呈現各種步驟之要素，且不意謂限於所呈現之特定次序或階層。
提供先前描述以使熟習此項技術者能夠實踐本文中所描述之各種態樣。熟習此項技術者將容易顯而易見此等態樣之各種修改，且本文中所界定之一般原理可應用於其他態 樣。因而，申請專利範圍不意欲限於本文中所示之態樣，而是與語言申請專利範圍之整個範疇一致，其中除非特定如此規定，否則對呈單數形式之元件的引用不意欲意謂"一個且僅一個"，而是意謂"一或多個"。除非另外特定規定，否則術語"一些"指代一或多個。男性代詞(例如，他的)包括女性及中性(例如，她的及它的)且女性代詞(例如，她的)包括男性及中性(例如，他的及它的)。一般熟習此項技術者已知或稍後將知曉的貫穿本揭示案而描述的各種態樣之元件的所有結構及功能均等物藉由引用之方式明確地併入本文中且意欲由申請專利範圍涵蓋。此外，無本文中所揭示之內容意欲專用於公眾，不管此揭示案是否在申請專利範圍中被明確陳述。除非使用片語"用於…的構件"明確陳述要素，或在方法項之狀況下，使用片語"用於…的步驟"陳述要素，否則不應在35 U.S.C.§112第六段之條款下解釋請求項要素。
100‧‧‧無線通信系統
102‧‧‧傳輸器/器件
104‧‧‧通信信號
106‧‧‧接收器/器件
302‧‧‧外部RS編碼器
304‧‧‧卷積編碼器
306‧‧‧交錯器
308‧‧‧重複碼/區塊
602‧‧‧零填充區塊/元件
604‧‧‧穿刺器
606‧‧‧交錯器
608‧‧‧重複區塊
702‧‧‧穿刺器/穿刺區塊
704‧‧‧交錯器
704a‧‧‧區塊
706‧‧‧FDS/TDS區塊
708‧‧‧重複區塊
708a‧‧‧重複區塊
902‧‧‧分支
904‧‧‧分支
1602‧‧‧器件
1604‧‧‧模組
1606‧‧‧模組
1608‧‧‧模組
圖1為說明可使用通信信號之編碼的無線通信系統之實例的圖。
圖2為說明通信信號之里德所羅門(RS)碼標頭構造之實例的概念方塊圖。
圖3A及圖3B為分別說明未以重複編碼及以使用重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的比較的概念方塊圖。
圖4為說明卷積編碼器之實例的概念方塊圖。
圖5為說明編碼通信信號之器件之功能性的實例的概念 方塊圖。
圖6A及圖6B為分別說明未以重複編碼及以重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的另一比較的概念方塊圖。
圖7A及圖7B為分別說明未以重複編碼及以重複編碼來編碼通信信號之器件之功能性的又一比較的概念方塊圖。
圖8為說明編碼通信信號之器件之功能性的另一實例的概念方塊圖。
圖9為說明編碼通信信號之器件之功能性的又一實例的概念方塊圖。
圖10為說明在加性白高斯雜訊(AWGN)中之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例的圖表。
圖11為說明在CM2及FFI模式下之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例的圖表。
圖12為說明在CM2及TFI模式下之里德所羅門(RS)編碼對重複編碼之效能的實例的圖表。
圖13為說明在FFI模式下之時域擴展編碼對重複編碼之效能的實例的圖表。
圖14為說明在TFI模式下之時域擴展編碼對重複編碼之效能的實例的圖表。
圖15為說明編碼通信信號之例示性操作的流程圖。
圖16為說明編碼通信信號之器件之功能性的實例之概念方塊圖。
304‧‧‧卷積編碼器
702‧‧‧穿刺器/穿刺區塊
704‧‧‧交錯器
706‧‧‧FDS/TDS區塊
708‧‧‧重複區塊
902‧‧‧分支
904‧‧‧分支

Claims (84)

  1. 一種編碼一通信信號之裝置，其包含：一編碼器，其經組態以編碼該通信信號並增加該通信信號之一長度；一重複編碼器，其經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號之部分並產生包括至少一MAC訊息或一或多個標頭位元之一經重複編碼之通信信號以指示藉由該重複編碼器實施於一標頭中之重複編碼之一類型；及一交錯器，其經組態以交錯該經重複編碼之通信信號。
  2. 如請求項1之裝置，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件使用。
  3. 如請求項1之裝置，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件忽略。
  4. 如請求項1之裝置，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元插入於該經編碼之通信信號的原始位元之間以減少一與重複編碼相關聯之緩衝量。
  5. 如請求項1之裝置，其中該重複編碼器經組態以使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複，該分數步級與一在重複之位元之間的步長相關聯，該步長為一被累積直至跨越一整數邊界為止的分數。
  6. 如請求項1之裝置，其中該通信信號包含一標頭及一有 效負載。
  7. 如請求項6之裝置，其中該重複編碼器經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該標頭。
  8. 如請求項6之裝置，其中該重複編碼器經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該有效負載。
  9. 如請求項1之裝置，其中該裝置緊接在該編碼器之前不包括一里德所羅門(RS)編碼器。
  10. 如請求項1之裝置，其中一由該重複編碼器進行之重複量係經由該MAC訊息來指示。
  11. 如請求項1之裝置，其中一由該重複編碼器進行之重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  12. 如請求項1之裝置，其中該裝置為具有至少一發射或接收天線之一通信器件。
  13. 如請求項1之裝置，其進一步包含：一用於處理該通信信號之第一分支，該第一分支包含該重複編碼器及該交錯器；一用於處理該通信信號之第二分支，該第二分支包含：一穿刺器，其耦接至該編碼器且經組態以穿刺該經編碼之通信信號；一第二交錯器，其經組態以交錯該經穿刺之通信信號；及一擴展器，其經組態以擴展該經交錯之通信信號；及一選擇器，其用於在該第一分支與該第二分支之間選 擇。
  14. 如請求項1之裝置，其中該交錯器經組態以使用一高資料速率模式來交錯該經重複編碼之通信信號。
  15. 一種編碼一通信信號之方法，該方法包含：編碼該通信信號並增加該通信信號之一長度；重複地編碼該經編碼之通信信號之部分並產生包括至少一MAC訊息或一或多個標頭位元之一經重複編碼之通信信號以指示實施於一標頭中之重複編碼之一類型；及交錯該經重複編碼之通信信號。
  16. 如請求項15之方法，其中該重複編碼包含將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件使用。
  17. 如請求項15之方法，其中該重複編碼包含將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件忽略。
  18. 如請求項15之方法，其中該重複編碼包含將重複之位元插入於該經編碼之通信信號的原始位元之間以減少一與重複編碼相關聯之緩衝量。
  19. 如請求項15之方法，其中該重複編碼包含使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複，該分數步級與一在重複之位元之間的步長相關聯，該步長為一被累積直至跨越一整數邊界為止的分數。
  20. 如請求項15之方法，其中該通信信號包含一標頭及一有效負載。
  21. 如請求項20之方法，其中該重複編碼包含重複地編碼該經編碼之通信信號的該標頭。
  22. 如請求項20之方法，其中該重複編碼包含重複地編碼該經編碼之通信信號的該有效負載。
  23. 如請求項15之方法，其中該方法緊接在該編碼之前不執行里德所羅門(RS)編碼。
  24. 如請求項15之方法，其中一由該重複編碼執行之一重複量係經由該MAC訊息來指示。
  25. 如請求項15之方法，其中一由該重複編碼執行之一重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  26. 如請求項15之方法，其中該方法係由具有至少一發射或接收天線之一通信器件來執行。
  27. 如請求項15之方法，其進一步包含：選擇一第一分支及一第二分支中之一者，其中若選擇該第一分支，則執行該重複編碼步驟及該交錯步驟，且其中若選擇該第二分支，則用以下步驟來替代該重複編碼步驟及該交錯步驟：穿刺該經編碼之通信信號；交錯該經穿刺之通信信號；及擴展該經交錯之通信信號。
  28. 如請求項15之方法，其中該交錯使用一高資料速率模式來交錯該經重複編碼之通信信號。
  29. 一種編碼一通信信號之裝置，其包含： 用於編碼該通信信號並增加該通信信號之一長度的構件；用於重複地編碼該經編碼之通信信號之部分並產生包括至少一MAC訊息或一或多個標頭位元之一經重複編碼之通信信號以指示實施於一標頭中之重複編碼之一類型的構件；及用於交錯該經重複編碼之通信信號的構件。
  30. 如請求項29之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件使用。
  31. 如請求項29之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件忽略。
  32. 如請求項29之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以將重複之位元插入於該經編碼之通信信號的原始位元之間以減少一與重複編碼相關聯之緩衝量。
  33. 如請求項29之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複，該分數步級與一在重複之位元之間的步長相關聯，該步長為一被累積直至跨越一整數邊界為止的分數。
  34. 如請求項29之裝置，其中該通信信號包含一標頭及一有效負載。
  35. 如請求項34之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該標頭。
  36. 如請求項34之裝置，其中該用於重複編碼的構件經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該有效負載。
  37. 如請求項29之裝置，其中該裝置緊接在該用於編碼的構件之前不包括一里德所羅門(RS)編碼器。
  38. 如請求項29之裝置，其中一由該用於重複編碼的構件進行之重複量係經由該MAC訊息來指示。
  39. 如請求項29之裝置，其中一由該用於重複編碼的構件進行之重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  40. 如請求項29之裝置，其中該裝置為具有至少一發射或接收天線之一通信器件。
  41. 如請求項29之裝置，其進一步包含：一用於處理該通信信號之第一分支，該第一分支包含該用於重複編碼的構件及該用於交錯該經重複編碼之通信信號的構件；一用於處理該通信信號之第二分支，該第二分支包含：用於穿刺該經編碼之通信信號的構件；用於交錯該經穿刺之通信信號的構件；及用於擴展該經交錯之通信信號的構件；及用於在該第一分支與該第二分支之間選擇的構件。
  42. 如請求項29之裝置，其中該用於交錯的構件經組態以使用一高資料速率模式來交錯該經重複編碼之通信信號。
  43. 一種編碼一通信信號之處理器，其包含：一編碼器，其經組態以編碼該通信信號並增加該通信 信號之一長度；一重複編碼器，其經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號之部分並產生包括至少一MAC訊息或一或多個標頭位元之一經重複編碼之通信信號以指示藉由該重複編碼器實施於一標頭中之重複編碼之一類型；及一交錯器，其經組態以交錯該經重複編碼之通信信號。
  44. 如請求項43之處理器，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件使用。
  45. 如請求項43之處理器，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元附加至該經編碼之通信信號，該等附加之重複之位元待由一外部器件忽略。
  46. 如請求項43之處理器，其中該重複編碼器經組態以將重複之位元插入於該經編碼之通信信號的原始位元之間以減少一與重複編碼相關聯之緩衝量。
  47. 如請求項43之處理器，其中該重複編碼器經組態以使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複，該分數步級與一在重複之位元之間的步長相關聯，該步長為一被累積直至跨越一整數邊界為止的分數。
  48. 如請求項43之處理器，其中該通信信號包含一標頭及一有效負載。
  49. 如請求項48之處理器，其中該重複編碼器經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該標頭。
  50. 如請求項48之處理器，其中該重複編碼器經組態以重複地編碼該經編碼之通信信號的該有效負載。
  51. 如請求項43之處理器，其中該處理器緊接在該編碼器之前不包括一里德所羅門(RS)編碼器。
  52. 如請求項43之處理器，其中一由該重複編碼器進行之重複量係經由該MAC訊息來指示。
  53. 如請求項43之處理器，其中一由該重複編碼器進行之重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  54. 如請求項43之處理器，其中該處理器係包括於具有至少一發射或接收天線之一通信器件中。
  55. 如請求項43之處理器，其進一步包含：一用於處理該通信信號之第一分支，該第一分支包含該重複編碼器及該交錯器；一用於處理該通信信號之第二分支，該第二分支包含：一穿刺器，其耦接至該編碼器且經組態以穿刺該經編碼之通信信號；一第二交錯器，其經組態以交錯該經穿刺之通信信號；及一擴展器，其經組態以擴展該經交錯之通信信號；及一選擇器，其用於在該第一分支與該第二分支之間選擇。
  56. 如請求項43之處理器，其中該交錯器經組態以使用一高資料速率模式來交錯該經重複編碼之通信信號。
  57. 一種用編碼一通信信號之指令來編碼之機器可讀媒體，該等指令包含用於以下操作的碼：編碼該通信信號並增加該通信信號之長度；重複地編碼該經編碼之通信信號之部分並產生包括至少一MAC訊息或一或多個標頭位元之一經重複編碼之通信信號以指示實施於一標頭中之重複編碼之一類型；及交錯該經重複編碼之通信信號。
  58. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於將重複之位元附加至該經編碼之通信信號的碼，該等附加之重複之位元待由一外部器件使用。
  59. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於將重複之位元附加至該經編碼之通信信號的碼，該等附加之重複之位元待由一外部器件忽略。
  60. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於將重複之位元插入於該經編碼之通信信號的原始位元之間以減少一與重複編碼相關聯之緩衝量的碼。
  61. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複的碼，該分數步級與一在重複之位元之間的步長相關聯，該步長為一被累積直至跨越一整數邊界為止的分數。
  62. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該通信信號包含一標頭及一有效負載。
  63. 如請求項62之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於重複地編碼該經編碼之通信信號之該標頭的 碼。
  64. 如請求項62之機器可讀媒體，其中該用於重複編碼的碼包含用於重複地編碼該經編碼之通信信號之該有效負載的碼。
  65. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該碼不包含用於緊接在該編碼之前執行里德所羅門(RS)編碼的碼。
  66. 如請求項57之機器可讀媒體，其中一由該重複編碼執行之一重複量係經由該MAC訊息來指示。
  67. 如請求項57之機器可讀媒體，其中一由該重複編碼執行之一重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  68. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該等指令可執行於一具有至少一發射或接收天線之一通信器件中。
  69. 如請求項57之機器可讀媒體，該等指令進一步包含用於以下操作的碼：選擇一第一分支及一第二分支中之一者，其中該第一分支包含該用於該重複編碼的碼及該用於該交錯的碼，且該第二分支包含用於以下操作的碼：穿刺該經編碼之通信信號；交錯該經穿刺之通信信號；及擴展該經交錯之通信信號。
  70. 如請求項57之機器可讀媒體，其中該交錯使用一高資料速率模式來交錯該經重複編碼之通信信號。
  71. 一種編碼一通信信號之方法，該方法包含：卷積編碼該通信信號並增加該通信信號之一長度； 利用該通信信號之增加之該長度中的至少一些而重複編碼經編碼之該通信信號之部分，其中該重複編碼包含：將重複之位元附加至經編碼之該通信信號，使得該等重複之位元至少：被附加至該通信信號之末端；或被插入於在原始位元之間且提供指示實施於一標頭中之通信信號格式之類型之一MAC訊息或一或多個標頭位元。
  72. 如請求項71之方法，其中經附加之該等重複之位元待由一外部器件使用。
  73. 如請求項71之方法，其中經附加之該等重複之位元待由一外部器件忽略。
  74. 如請求項71之方法，其中在經編碼之該通信信號之原始位元之間插入重複的位元減少與重複編碼相關聯之一緩衝量。
  75. 如請求項71之方法，其中該重複編碼包含使用一分數步級來選擇哪些位元待加以重複，該分數步級與在重複之位元之間的一步長相關聯，該步長為被累積直至跨越一整數邊界為止的一分數。
  76. 如請求項71之方法，其中該通信信號包含一標頭及一有效負載。
  77. 如請求項76之方法，其中該重複編碼包含重複編碼經編碼之該通信信號的該標頭或該有效負載。
  78. 如請求項71之方法，其中緊接在該編碼之前該方法不執行一里德所羅門(RS)編碼。
  79. 如請求項71之方法，其中由該重複編碼執行之一重複量係經由該MAC訊息來指示。
  80. 如請求項71之方法，其中由該重複編碼執行之一重複量係指示於該一或多個標頭位元中。
  81. 如請求項71之方法，其中該方法係由一行動電話所執行。
  82. 如請求項71之方法，其進一步包含：選擇一第一分支及一第二分支中之一者，其中若選擇該第一分支，則執行該重複編碼之步驟，且其中若選擇該第二分支，則用以下步驟來替代該重複編碼之步驟：穿刺經編碼之該通信信號；交錯經穿刺之該通信信號；及擴展經交錯之該通信信號。
  83. 如請求項71之方法，其進一步包含：交錯經重複編碼之該通信信號，其中該交錯使用一高資料速率模式來交錯經重複編碼之該通信信號。
  84. 一種編碼一通信信號之裝置，該裝置包含：卷積編碼構件，其用於卷積編碼該通信信號並增加該通信信號之一長度；重複編碼構件，其用於利用該通信信號之增加之該長度中的至少一些而重複編碼經編碼之該通信信號之部分，其中該重複編碼構件經組態以將重複之位元附加至 經編碼之該通信信號，使得該等重複之位元至少：被附加至該通信信號之末端；或被插入於在原始位元且該重複編碼構件進一步經組態以提供指示提供實施於一標頭中之通信信號格式之類型之一MAC訊息或一或多個標頭位元。
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