TWI389461B - 剪除式位元反轉交錯器及交錯方法 - Google Patents

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Description

剪除式位元反轉交錯器及交錯方法
本發明大體係關於通訊，且更特定言之係關於在一通訊系統中交錯資料之技術。
在通訊系統中，傳輸器通常編碼流量資料封包以產生碼位元封包，交錯或重排碼位元，且調變已交錯位元以產生調變符號。傳輸器接著經由通訊通道處理及傳輸調變符號。在通訊通道中之損害可使資料傳輸降級，諸如熱雜訊、干擾、雜訊等等。接收器獲取已傳輸調變符號之失真版本。
編碼及交錯允許接收器在已接收符號中存在降級之情況下恢復已傳輸流量資料。編碼可包括允許接收器偵測在已接收流量資料中之誤差之誤差偵測編碼及/或允許接收器校正在已接收流量資料中之誤差的前向誤差校正(FEC)編碼。FEC編碼在已編碼封包中產生冗餘。此冗餘允許接收器恢復已傳輸流量資料，即使在傳輸期間遭遇一些誤差。交錯重排或混洗在封包中之碼位元使得彼此接近之碼位元在傳輸期間於時間、頻率及/或空間上分離。若在傳輸期間出現誤差峰值，則此等誤差在於接收器處去交錯之後傳播開，其改良解碼效能。
經常設計一交錯器以達成用於特定大小之封包之良好效能。(術語"大小"及"長度"為同義的且可在本文中交替使用)。若通訊系統支援多個封包大小，則經常為每一封包大小設計及使用不同交錯器。對於不同封包大小使用多個交錯器可使在傳輸器處之交錯及接收器處之去交錯複雜化，尤其若系統支援廣泛範圍之封包大小。
因此在此項技術中需要有效執行用於不同大小之封包之交錯的技術。
在本文中描述使用剪除式位元反轉交錯器交錯不同大小封包之技術。位元反轉交錯器接收Nb r 輸入位元封包且基於位元之索引重排此等位元，以使得在輸入封包中之索引i處之位元經置放於已交錯封包中之索引j處，其中j為i之位元反轉值。位元反轉交錯器在次方為二之封包大小上操作。剪除式位元反轉交錯器接收N輸入位元封包且基於該等位元之索引重排此等位元，類似於位元反轉交錯器。然而，N可為任一值且不限於為二的次方。剪除式位元反轉交錯器支援不同封包大小及可變碼速率且進一步提供良好傳播及打孔性質，其可如下所述改良解碼效能。
在交錯資料之實施例中，接收第一大小之輸入資料封包。該封包例如藉由將填充物附加至封包或藉由適當產生用於將該封包寫入一記憶體之位址而經擴展至係為二的次方之第二大小。根據第二大小之位元反轉交錯器交錯已擴展封包。接著藉由剪除位元反轉交錯器之輸出而形成已交錯資料封包，例如藉由移除填充物或藉由適當產生用於自記憶體讀取封包之位址。
可結合諸如一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼等等之各種類型FEC碼來使用剪除式位元反轉交錯器。剪除式交錯技術亦可經擴展至諸如線性同餘序列(LCS)交錯器、偽隨機交錯器等等之其它類型交錯器。對於此等其它類型交錯器而言，交錯器大小之次方可為或不為二。
在下文中進一步詳細描述本發明之各種態樣及實施例。
在本文中使用之詞"例示性"意謂"用作一實例、例子或說明"。在本文中描述為"例示性"之任一實施例或設計不必解釋為比其它實施例或設計較佳或有利。
通訊系統經廣泛佈署以提供諸如音訊、封包資料等等之各種通訊服務。此等系統可為能夠藉由共用可用系統資源支援同時與多個使用者通訊的時間、頻率及/或劃碼多向近接系統。該多向近接系統之實例包括劃碼多向近接(CDMA)系統、多載波CDMA(MC－CDMA)、寬頻CDMA(W－CDMA)、高速度下行鏈路封包存取(HSDPA)、劃時多向近接(TDMA)系統、劃頻多向近接(FDMA)系統及正交劃頻多向近接(OFDMA)系統。
圖1展示在一無線通訊系統中一傳輸器110之一實施例的方塊圖。在傳輸器110處，訊框單元114自一資料源112接收流量資料(或資訊位元)、形成資訊位元封包且格式化每一資訊封包以產生一相應資料封包。每一封包之格式化可包括(例如)(1)產生用於資訊位元之循環冗餘檢查值，(2)將CRC值、標頭、填充物、尾部位元等等附加至資訊位元，及(3)使用攪亂碼加密編碼所有位元以產生資料封包。編碼器116根據一編碼方案編碼每一資料封包且提供一相應已編碼封包。編碼方案可包含一Turbo碼、一卷積碼、一LDPC碼、一不規則重複累積(IRA)碼(其可稱作為一類LDPC碼)、一塊碼、某其它FEC碼或其組合。編碼在已編碼封包中產生冗餘，其增加資料傳輸之可靠性。
通道交錯器118基於一交錯方案交錯(意即，重排或混洗)在每一已編碼封包中之碼位元且提供一相應已交錯封包。交錯提供用於已編碼封包之時間、頻率及/或空間多樣性且可如下文描述執行交錯。一打孔單元120在每一已交錯封包中打孔(意即，刪除)零或更多位元以獲取用於封包之位元的所要數目。編碼器116可實施產生用於封包中之ND 資料位元之Nc碼位元的基礎碼，其中ND 1且Nc視ND 及基礎碼之碼速率而定。舉例而言，若基礎碼具有Rb a s e ＝1/5之速率，則編碼器116產生用於每一資料位元之五個碼位元，且Nc ＝5ND 。若對於封包將傳輸NT 個碼位元(其中NT <NC )，則打孔單元120刪除Nc －NT 個碼位元且提供用於封包之剩餘NT 個碼位元。用於封包之實際碼速率則為R＝ND /NT ，其高於基礎碼速率Rb a s e ＝1/5。打孔單元120提供含有在每一已交錯封包中未打孔位元之輸出封包。
符號映射器122根據一調變方案映射在每一輸出封包中之位元且提供調變符號。符號映射可藉由以下達成：(1)將B位元之集合分組以形成B位元二進位值，其中B1，及(2)對於已選擇調變方案將每一B位元二進位值映射至一訊號群之一點。每一調變符號為對應於一用於B位元集合之映射訊號點的複合值。符號映射器122提供用於每一輸出封包之調變符號封包。
傳輸器單元(TMTR)124根據系統設計處理調變符號且產生資料樣本。舉例而言，傳輸器單元124可執行正交劃頻多工(OFDM)調變、光譜傳播等等。傳輸器單元124進一步調節(例如，轉換至類比、過濾、放大及增頻變換)資料樣本以產生經由天線126傳輸之已調變訊號。
控制器130控制在傳輸器110處之各種處理單元之操作。舉例而言，控制器130可選擇一特定格式以用於每一資料封包。已選擇格式可與用於資料封包之各種參數相關聯，諸如封包大小、編碼方案或用於封包之碼速率、用於封包之調變方案等等。控制器130可接著基於每一封包之已選擇格式產生用於訊框單元114、編碼器116、通道交錯器118、打孔單元120及符號去映射器122之各種控制。記憶體單元132儲存由控制器130使用之程式碼及資料。
圖2展示系統中之接收器150之一實施例的方塊圖。在接收器150處，天線152自傳輸器110接收已傳輸訊號且將已接收訊號提供至接收器單元(RCVR)154。接收器單元154以補充由傳輸器124執行之處理的方式處理已接收訊號且提供已接收符號。符號去映射器156根據用於封包之調變方案為每一封包解調變已接收符號且提供已解調變資料封包。一擦除插入單元158為每一封包中之已打孔碼位元插入擦除。擦除係在解碼處理中給定適當加權的虛設值。
通道去交錯器160以補充由通道交錯器118執行之交錯的方式去交錯在每一封包中之已解調變資料且提供已去交錯資料封包。解碼器162解碼每一已去交錯資料封包且將已解碼資料封包提供至CRC檢查器164。解碼器162以補充由編碼器116執行之編碼的方式執行解碼。舉例而言，若編碼器116執行Turbo編碼，則解碼器162可為一Turbo解碼器，若編碼器116執行卷積編碼，則解碼器162可為一Viterbi解碼器，或若編碼器116執行LDPC編碼，則解碼器162可為一LDPC解碼器。CRC檢查器164基於附加CRC值檢查每一已解碼封包且判定該封包正確解碼或是錯誤解碼。CRC檢查器164將已正確解碼封包提供至資料槽166。
控制器170控制在接收器150處之各種處理單元之操作。舉例而言，可告知控制器170用於每一封包之格式且可產生用於符號去映射器156、擦除插入單元158、通道去交錯器160及解碼器162之適當控制。記憶體單元172儲存由控制器170使用之程式碼及資料。
在圖1中之傳輸器110處，通道交錯器118重排在每一已編碼封包中之碼位元，使得用於封包由接收器150遭遇之位元誤差在由通道去交錯器160補充去交錯之後越過封包而分佈。位元誤差之良好分佈可改良解碼效能，且因此改良資料傳輸效能。
通道交錯器118應提供下列項目：1.良好傳播性質使得在通道交錯之前彼此相近之碼位元在通道交錯之後遠遠間隔開；及2.規則或近似規則之打孔圖案使得自編碼器116均勻間隔之碼位元經選擇以用於傳輸。
良好傳播性質可提供更多多樣性以對抗諸如衰減、多路徑、干擾等等之有害路徑效應。規則或近似規則之打孔圖案可改良一些編碼方案之效能。一規則打孔圖案選擇一序列中之均勻間隔位元(例如，每第k個位元)用於傳輸。一不規則打孔圖案如偽隨機打孔圖案選擇一序列中之非均一間隔之位元用於傳輸。當結合規則打孔圖案而非不規則(例如，偽隨機)打孔圖案使用時，一些編碼方案如Turbo碼可提供較佳效能。
在一實例中，通道交錯器118作為剪除式位元反轉交錯器實施，其可提供上述用於不同封包大小及碼速率之兩種所要性質。如下文所述，剪除式位元反轉交錯器係基於接收Nb r 碼位元封包且基於位元之索引重排此等碼位元的習知位元反轉交錯器。位元反轉交錯器提供上述兩種性質但僅對次方為二之封包大小操作，使得Nb r ＝2L ，其中L為正整數值。剪除式位元反轉交錯器接收N碼位元封包且基於位元之索引重排此等碼位元，其中N可為任一整數值且次方不限於二。剪除式位元反轉交錯器亦具有上述兩種性質。
圖3說明在具有16個碼位元之已編碼封包上之4位元反轉交錯器的操作。向已編碼封包內之16位元位置給出索引0至15。已編碼封包中之16碼位元經表示為b0 ,b1 ,b2 ,...,b1 5 ，其中碼位元bi 在已編碼封包中之位元索引i處。
位元反轉交錯方案如下操作。對於每一碼位元bi ，其中i＝0,1,...,15，以使用四個二進位位元之二進位形式表達碼位元bi 之位元索引i。接著反轉四個二進位位元使得用於索引i之第一、第二、第三及第四二進位位元分別移動至第四、第三、第二及第一位元位置。四個反轉位元形成j＝π(i)之位元反轉值，其中π(i)表示在i之二進位表示上之位元反轉操作。接著在已交錯封包中之位元索引j處提供碼位元bi 。舉例而言，以如'0011'之二進位形式表達位元索引i＝3，反轉位元為'1100'，且位元反轉值為j＝12。接著將在已編碼封包中之碼位元b3 映射至在已交錯封包中之位元索引12。圖3展示將在已編碼封包中之16個碼位元映射至在已交錯封包中之16個位元位置。
一L位元交錯器滿足下列傳播性質：若|a－b|<2k ，則|π(a)－π(b)|≧2L － k － 1 ，等式(1)該處a及b為用於已編碼封包之任何兩個位元索引；|a－b|表示在位元索引a與b之間之距離；π(a)為用於位元索引a之位元反轉值；且π(b)為用於位元索引b之位元反轉值。
等式(1)指示若位元索引a及b在其k最少重要位元中之至少一者中不同，則π(a)及π(b)在其k最多重要位元中之至少一者中不同。因此，若在已編碼封包中由少於2k 個位元位置分離兩個碼位元，則在已交錯封包中由至少2L － k － 1 個位元位置分離此等兩個碼位元。舉例而言，若L＝10且k＝2，則在已編碼封包中少於四個位元位置之彼此遠離的碼位元在已交錯封包中由至少128個位元位置分離。
L位元反轉交錯器提供規則或近似規則之打孔圖案。在交錯之後，在已交錯封包中之第一Nb r /2碼位元為具有可由2除之索引的位元。類似地，在已交錯封包中之第一Nb r /4碼位元具有可由4除之索引，第一Nb r /8碼位元具有可由8除之索引等等。若隨後打孔在已交錯封包中之碼位元，則打孔除第一Nb r /2碼位元外的所有碼位元將導致在已編碼封包中由二間隔開之碼位元的傳輸。一般而言，打孔在已交錯封包中之除第一Nb r /2k 碼位元外的所有碼位元將導致在已編碼封包中由2k 間隔開之碼位元的傳輸。因此，當"打孔因子"係為二的次方或為2k 的次方時，可達成規則打孔圖案，且僅Nb r /2k 碼位元經保持在已編碼封包中之Nb r 總碼位元中。對於不為二之次方的其它打孔因子，使用位元反轉交錯器達成近似規則打孔圖案。
圖4說明在具有11個碼位元之已編碼封包上之剪除式4位元反轉交錯器的操作。向在已編碼封包內之11個位元位置給出0至10之索引。在已編碼封包中之11個碼位元表示為b0 ,b1 ,b2 , . . . ,b1 0 ，其中碼位元bi 在已編碼封包中之位元索引i處。
剪除式位元反轉交錯方案操作如下。已編碼封包經擴展至長度16，其為大於11之已編碼封包大小之二的最近次方。可藉由在11個已編碼位元之末端附加表示為e1 1 ,e1 2 ,...,e1 5 之五個填充位元以形成具有16位元之擴展封包來達成封包擴展。接著在已擴展封包中之位元上執行正常4位元反轉交錯(如對圖3之以上描述)以獲取位元反轉封包。因此，將在已擴展封包中之索引i處之位元bi 射映至位元反轉封包中之位元索引j處，其中j＝π(i)且π(i)表示在i上的位元反轉操作。接著刪除在位元反轉封包中之五個填充位元以獲取一含有11個已編碼位元之已交錯封包。
剪除式(L＋1)位元反轉交錯器滿足下列傳播性質：若|a－b|<2k ，則|π(a)－π(b)|≧2L － k － 1 等式(2)
等式(2)指示若在已編碼封包中由小於2k 位元位置分離兩個碼位元，則在已交錯封包中由至少2L － k － 1 位元位置分離此等兩個碼位元。由剪除式位元反轉交錯器達成之傳播因子幾乎與由位元反轉交錯器達成之傳播因子相同。剪除式位元反轉交錯器之額外優勢為其可用於不同封包大小。
剪除式位元反轉交錯器亦提供規則或近似規則之打孔圖案。在交錯之後，在已交錯封包中之第一N/2碼位元具有可由2除之索引，在已交錯封包中之第一N/4碼位元具有可由4除之索引，第一N/8碼位元具有可由8除之索引等等。若隨後打孔在已交錯封包中之碼位元，則打孔在已交錯封包中除第一N/2k 碼位元外的所有碼位元將導致在已編碼封包中由2k 位元位置間隔開之碼位元的傳輸。因此，當"打孔因子"係為二的次方時獲取規則打孔圖案，且當打孔因子並非為二的次方時獲取近似規則打孔圖案。
圖5展示用於執行剪除式位元反轉交錯之處理500。最初，接收含有N輸入位元且具有N大小之封包(區塊510)。若封包大小不為二的次方(意即，若2L <N<2L ＋ 1 )，則使用具有剪除之(L＋1)位元反轉交錯器以交錯在封包中之N輸入位元。為執行剪除式位元反轉交錯，首先將封包擴展至長度2L ＋ 1 (區塊512)。此可藉由在封包末端附加(2L ＋ 1 －N)填充位元達成。或者，可藉由適當產生用於交錯之位元位址達成封包擴展，如下文所述。在任何情況下，使用(L＋1)位元反轉交錯器交錯長度為2L ＋ 1 之已擴展封包(區塊514)。接著例如若將填充位元附加至封包則藉由刪除(2L ＋ 1 －N)填充位元來形成含有N個已交錯位元之封包(區塊516)。
圖6展示通道交錯器118x之方塊圖，其為圖1中之傳輸器110處之通道交錯器118的一實施例。通道交錯器118x包括記憶體單元610、位址產生器620及檢查表630。通道交錯器118x接收輸入位元(其係來自編碼器116之碼位元)且在記憶體單元610中於由位址產生器620確定之位置處儲存此等輸入位元。通道交錯器118x自記憶體單元610在由位址產生器620確定之位置處提供已交錯位元。位址產生器620接收每一傳入封包之起始及其大小N之指示且產生用於將輸入位元寫入記憶體單元610中之適當位址。位址產生器620亦產生用於自記憶體單元610讀取或擷取已交錯位元之適當位址。
可以若干方式執行剪除式位元反轉交錯器之交錯。在第一實施例中，以一線性次序將一封包中之輸入位元儲存於記憶體單元610中且自記憶體單元610以已交錯次序擷取。對於此實施例而言，位址產生器620接收傳入封包之起始且產生用於封包之連續位址。位址產生器620亦產生用於自記憶體單元610讀取已交錯位元之位元反轉位址。在第二實施例中，以一已交錯次序將一封包中之輸入位元儲存於記憶體單元610中且自記憶體單元610以一線性次序擷取。對於此實施例而言，位址產生器620接收傳入封包之起始且產生用於將輸入位元寫入記憶體單元610的位元反轉位址。位址產生器620亦產生用於自記憶體單元610讀取已交錯位元之連續位址。
對於兩實施例而言，位址產生器620可產生位元反轉位址，使得不需要輸入封包之填充。可如下產生位元反轉位址。輸入封包含有以0至N－1之索引處之N個輸入位元。位址產生器620首先確定用於位元反轉交錯器之位元(L＋1)之所要數目，其中(L＋1)為使得N2L ＋ 1 之最小整數。將在位址產生器620內之計數器初始化至零。位址產生器620接著形成試驗性位元反轉位址j，j＝π(i)，其中π(i)為在當前計數器值i上之位元反轉操作。若j小於N，則接受位元反轉位址j，否則拒絕位元反轉位址j。若接受，則位址產生器620提供位元反轉位址j。在任一情況下，增加計數器且使用新計數器值來產生下一試驗性位元反轉位址。位址產生處理繼續直至產生所有N個有效位元反轉位址為止。藉由適當產生位元反轉位址有效地達成至長度2L ＋ 1 之填充物或封包擴展。
位址產生器620可在運作中產生位元反轉位址，因為需要其來將輸入位元寫入記憶體單元610中或自記憶體單元610讀取已交錯位元。或者，可將位元反轉位址儲存於檢查表630中且當需要其時存取。
圖6展示通道交錯器118之一實施例，其亦可以其它方式實施。可使用在圖6中展示之結構來實施在圖2中之接收器150處的通道去交錯器160。
可結合諸如Turbo碼、卷積碼、LDPC碼等等之各種類型FEC碼使用剪除式位元反轉交錯器。以下描述用於不同FEC碼之編碼器116、通道交錯器118及打孔單元120的若干例示性實施例。
圖7展示在圖1中之傳輸器110處之編碼器116a、通道交錯器118a及打孔單元120a(其分別為編碼器116、通道交錯器118及打孔單元120之一實施例)的方塊圖。對於此實施例而言，編碼器116a實施速率1/5平行串聯卷積碼，其一般被稱為Turbo碼。編碼器116a提供用於每一資料位元之五個碼位元。
編碼器116a包括兩個組成編碼器712a及712b，兩個多工器(Mux)714a及714b，及碼交錯器716。編碼器116a接收一含有ND 資料位元(表示為{x})之資料封包且提供ND 資料位元作為用於已編碼封包之ND 系統位元序列。組成編碼器712a接收資料位元{x}，根據第一產生器多項式G1 (D)編碼資料位元，且產生表示為{y1 }之第一ND 同位位元序列。組成編碼器712a亦根據第二產生器多項式G2 (D)編碼相同資料位元，且產生表示為{z1 }之第二ND 同位位元序列。碼交錯器716根據一特定交錯方案接收且交錯ND 資料位元。舉例而言，碼交錯器716可實施如在此項技術中已知之一LCS交錯方案、一偽隨機交錯方案等等。組成編碼器712b自碼交錯器716接收ND 已交錯位元，根據第一產生器多項式G1 (D)編碼已交錯位元，且產生表示為{y2 }之第三ND 同位位元序列。組成編碼器712b亦根據第二產生器多項式G2 (D)編碼相同已交錯位元，且產生表示為{z2 }之第四ND 同位位元序列。組成編碼器712a及712b亦可提供尾部同位位元。
多工器714a接收同位位元序列{y1 }及{y2 }，將此等兩序列多工在一起，且提供用於第一產生器多項式G1 (D)之同位位元序列{y}。在序列{y}中之第一ND 同位位元來自序列{y1 }，且在序列{y}中之最後ND 同位位元來自序列{y2 }。類似地，多工器714b接收同位位元序列{z1 }及{z2 }，將此等兩序列多工在一起，且提供用於第二產生器多項式G2 (D)之同位位元序列{z}。在序列{z}中之第一ND 同位位元來自序列{z1 }，且在序列{z}中之最後ND 同位位元來自序列{z2 }。
對於具有ND 輸入位元之資料封包而言，編碼器116a提供ND 系統位元(其等於ND 輸入位元)序列、使用第一產生器多項式產生之2ND 同位位元序列{y}、及使用第二產生器多項式產生之2ND 同位位元序列{z}。系統位元序列及兩個同位位元序列一起組成由編碼器116a產生之用於資料封包之已編碼封包的5ND 碼位元。
通道交錯器118a包括剪除式位元反轉交錯器722、724a、及724b，其每一者可如在圖6中展示而實施。交錯器722在ND 系統位元序列{x}上執行剪除式位元反轉交錯且提供一已交錯序列{xi n t }。交錯器722利用等於或大於ND 之最接近二的次方之大小N'D 的位元反轉交錯器。交錯器724a在2ND 同位位元序列{y}上執行剪除式位元反轉交錯且提供已交錯序列{yi n t }。交錯器724a利用等於或大於2ND 之最接近二的次方之大小2N'D 的位元反轉交錯器。類似地，交錯器724b在2ND 同位位元序列{z}上執行剪除式位元反轉交錯且提供已交錯序列{zi n t }。交錯器724b亦利用大小2N'D 之位元反轉交錯器。因為序列{y}含有來自序列{y1 }之ND 同位位元且接著是來自序列{y2 }之ND 同位位元，所以在{yi n t }中之偶數索引同位位元來自{y1 }且在{yi n t }中之奇數索引同位位元來自{y2 }。類似地，在{zin t }中之偶數索引同位位元來自{z1 }且在{zi n t }中之奇數索引同位位元來自{z2 }。三個序列{xi n t }、{yi n t }及{zi n t }形成已交錯封包。
打孔單元120a包括打孔單元732、734及736，及多工器738。打孔單元732接收序列{xi n t }，打孔零或更多碼位元，且提供打孔序列{xp }。打孔單元734接收序列{yi n t }，在序列{yi n t }末端打孔或截去零或更多碼位元，且提供打孔序列{yp }。類似地，打孔單元736接收序列{zi n t }，在序列{zi n t }末端打孔或截去零或更多碼位元，且提供打孔序列{zp }。對於剪除式反轉交錯器734及736而言，自序列末端開始且朝向序列起始橫穿來打孔在每一序列中之碼位元。通常不打孔或最後打孔在序列{xi n t }中之已交錯系統位元。
編碼器116a實施產生用於封包中之ND 資料位元的Nc ＝5ND 碼位元之速率1/5 Turbo碼。可由已編碼封包大小及輸出封包大小判定用以打孔之碼位元數目。若所要輸出封包大小為Np且已編碼封包大小為Nc，則(Nc －Np )碼位元經打孔以獲取大小為Np之輸出封包。或者，可由已編碼封包之大小及所要碼速率來判定待打孔之碼位元數目，其給作R＝ND /Np 。若已編碼封包大小為Nc且所要碼速率為R，則(Nc －ND /R)碼位元經打孔以獲取所要碼速率。舉例而言，可藉由打孔(Nc －3ND )＝2ND 碼位元來獲取1/3碼速率。
可以各種方式執行打孔。在一打孔方案中，為打孔(Nc －Np )碼位元以產生Np 大小之輸出封包，首先打孔在序列{zi n t }中之碼位元，接著若需要則打孔在序列{yi n t }中之碼位元，且若需要則最後打孔在{Xi n t }中之碼位元。當打孔在序列{zi n t }中之所有2ND 碼位元時獲取速率1/3 Turbo碼。在另一打孔方案中，打孔在序列{yi n t }中之(Nc －NP )/2碼位元及在序列{zi n t }中之(Nc －Np )/2碼位元以獲取大小Np之輸出封包。在任何情況下，多工器738接收三個序列{xp }、{yp }及{zp }，提供用於表示為{s}之輸出封包的序列{xp }、接著提供序列{yp }且接著最後提供序列{zp }。
通道交錯器118a為包括速率4/5、2/3、1/2、1/3、1/4及1/5之許多碼速率提供用於同位位元之規則打孔圖案。通道交錯器118a提供用於其它碼速率之近似規則打孔圖案。通道交錯器118a亦提供如上所述之良好傳播性質。Turbo解碼器可使用規則或近似規則打孔圖案達成改良之效能且可達成由通道交錯器118a提供之良好傳播因子。
可將打孔與通道交錯結合以使得待未打孔之位元不儲存於記憶體中。對於一給定剪除式位元反轉交錯器而言，若自交錯器僅提供K個已交錯位元用於輸出封包，則可由交錯器刪除在一已交錯序列中索引大於K的碼位元。
圖7展示實施速率1/5 Turbo碼之編碼器118a。對於一速率1/3 Turbo碼而言，組成編碼器712a基於單一產生器多項式G(D)產生單一同位位元{y1 }序列，且組成編碼器712b亦基於相同產生器多項式G(D)產生單一同位位元{y2 }序列。多工器714a將序列{y1 }及{y2 }多工成單一序列{y}。剪除式位元反轉交錯器724a交錯在序列{y}中之同位位元且提供已交錯序列{yi n t }。無需多工器714b、剪除式反向交錯器724b及打孔單元736用於速率1/3 Turbo碼。
圖8展示在傳輸器110處之編碼器116b、通道交錯器118b及打孔單元120b(其分別為編碼器116、通道交錯器118及打孔單元120之另一實施例)的方塊圖。對於此實施例而言，編碼器116b實施提供用於每一資料位元之M個碼位元的速率1/M卷積碼。編碼器116b包括卷積編碼器812及多工器814。卷積編碼器812接收資料位元{x}，根據M個不同產生器多項式編碼資料位元，且產生表示為{c1 }至{cM }之碼位元之M個序列。多工器814接收M個碼位元序列，首先提供用於表示為{c}之已編碼封包之序列{c1 }、接著提供序列{c2 }等等且接著最後提供序列{cM }。此多工方案確保選擇來自每一產生器多項式之近似相等數目的碼位元用於輸出封包。
通道交錯器118b包括可如在圖6中展示而實施之剪除式位元反轉交錯器822。交錯器822在碼位元序列{c}上執行剪除式位元反轉交錯且提供已交錯序列{ci n t }。交錯器822利用大於或等於輸入序列大小之最接近二的次方之大小的位元反轉交錯器。已交錯序列{ci n t }形成已交錯封包。打孔單元120b包括打孔在已交錯序列{ci n t }(例如，自序列{ci n t }之末端開始)中之零或更多碼位元且提供所要大小之輸出封包{s}的打孔單元832。
圖9展示在傳輸器110處之編碼器116c、通道交錯器118c及打孔單元120c(其分別為編碼器116、通道交錯器118及打孔單元120之又一實施例)的方塊圖。對於此實施例而言，編碼器116c包括一LDPC編碼器912。LDPC編碼器912接收用於資料封包{x}之資料位元，根據產生器矩陣G編碼資料位元，提供資料位元作為系統位元序列，且提供表示為{q}之同位位元序列。基於同位檢查矩陣H形成產生器矩陣G且因此產生所要數目之碼位元。序列{x}及{q}形成已編碼封包。
通道交錯器118c包括剪除式位元反轉交錯器922及924，其每一者可如在圖6中展示而實施。交錯器922在系統位元序列{x}上執行剪除式位元反轉交錯且提供已交錯序列{xi n t }。交錯器924在同位位元序列{q}上執行剪除式位元反轉交錯且提供已交錯位元{qi n t }。交錯器922及924利用用於其個別序列之最小可能大小之位元反轉交錯器。序列{xi n t }及{qi n t }形成已交錯封包。打孔單元120c包括接收及多工序列{xi n t }及{qi n t }且提供所要大小之輸出封包{s}的多工器932。因為序列{x}及{q}共同具有所要大小，所以需要打孔。
圖9展示產生系統及同位位元之一種類型的LDPC碼。其它LDPC碼可僅產生同位位元而無系統位元。在此情況下，可以在圖8中上述用於卷積碼之方式使用一剪除式位元反轉交錯器執行通道交錯。
圖7、8及9展示具有三種不同類型FEC碼之剪除式位元反轉交錯器之使用。類似交錯器可用於傳播性質及/或規則打孔圖案為重要之其它碼。剪除式位元反轉交錯器可用於需要一位元反轉交錯器之性質但交錯器大小不為二的次方處。
為清晰起見，特定地描述用於使用具有次方為二之大小之位元反轉交錯器的剪除式位元反轉交錯器之交錯技術。此等技術亦可用於其它類型交錯器，諸如LCS型交錯器、偽隨機交錯器等等。舉例而言，預定大小之LCS型交錯器或偽隨機交錯器可與剪除一起使用以支援不同封包大小。對於一預定大小之給定交錯器而言，若輸入封包小於預定大小，則可將輸入封包擴展至交錯器大小(例如，藉由附加填充物或適當產生位址)。接著可由交錯器以正常方式執行交錯。接著，藉由剪除(例如，移除填充物或適當產生位址)形成具有原始封包大小之已交錯封包。亦可使用交錯技術用於次方不為二之其它交錯器大小。
返回參看圖1，藉由符號映射器122將來自打孔單元120之輸出位元映射至調變符號。對於一基於OFDM之系統如正交劃頻多向近接(OFDMA)系統)而言，在每一OFDM符號週期中可在每一次能帶上發送一調變符號。在多個(T)OFDM符號週期中可在多個(S)次能帶上發送調變符號之給定封包。對於一些情況而言，可藉由提供首先越過時間且接著越過頻率之調變符號來達成改良之效能。在此情況下，可將T調變符號提供至用於T符號週期之第一次能帶，接著可將下一T調變符號提供至用於相同T符號週期之第二次能帶等等。對於一些其它情況，可藉由提供首先越過頻率且接著越過時間之調變符號達成改良之效能。在此情況下，可將S調變符號提供至用於第一OFDM符號週期之S次能帶，接著可將下一S調變符號提供至用於第二OFDM符號週期之S次能帶等等。
在本文中描述之交錯技術可由各種構件實施。舉例而言，此等技術可在硬體、軟體或其組合中實施。對於一硬體實施而言，用於執行交錯或去交錯之處理單元可在一或多個特殊應用積體電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、數位訊號處理設備(DSPD)、可程式化邏輯設備(PLD)、現場可程式化閘極陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、經設計以執行本文所述之功能的其它電子單元，或其組合內實施。
對於一軟體實施而言，可使用執行在本文中所述之功能之模組(例如，程序、函數等等)來實施交錯技術。軟體碼可儲存於記憶體單元(例如，圖1中之記憶體單元132或在圖2中之記憶體單元172)中且由一處理器(例如，圖1中之控制器130或圖2中之控制器170)執行。可在處理器內或處理器外部實施記憶體單元。
提供揭示實施例之先前描述以使任一熟習此項技術者能夠製造或使用本發明。熟習此項技術者將易瞭解對此等實施例之各種修正，且在本文中界定之一般原理可應用至其它實施例而不脫離本發明之精神或範疇。因此，本發明並不意欲限於本文展示之實施例而與本文揭示之原理及新奇特徵最廣泛地一致。
110．．．傳輸器
112．．．資料源
114．．．訊框單元
116、116a、116b、116c．．．編碼器
118、118a、118b、118c、118x．．．通道交錯器
120、120a、120b、120c．．．打孔單元
122．．．符號映射器
124．．．傳輸器單元
126．．．天線
130．．．控制器
132．．．記憶體單元
150．．．接收器
152．．．天線
154．．．接收器單元
156．．．符號去映射器
158．．．擦除插入單元
160．．．通道去交錯器
162．．．解碼器
164．．．CRC檢查器
166．．．資料槽
170．．．控制器
172．．．記憶體單元
610．．．記憶體單元
620．．．位址產生器
630．．．檢查表
712a、712b．．．組成編碼器
714a、714b．．．多工器
716．．．碼交錯器
722、724a、724b．．．剪除式位元反轉交錯器
732、734、736．．．打孔單元
738．．．多工器
812．．．卷積編碼器
814．．．多工器
822．．．剪除式位元反轉交錯器
832．．．打孔單元
912．．．LDPC編碼器
922、924．．．剪除式位元反轉交錯器
932．．．多工器
圖1展示一傳輸器之方塊圖。
圖2展示一接收器之方塊圖。
圖3說明一4位元反轉交錯器之操作。
圖4說明一4位元剪除式反轉交錯器之操作。
圖5展示用於執行剪除式位元反轉交錯之處理。
圖6展示通道交錯器之方塊圖。
圖7展示具有一剪除式位元反轉交錯器之Turbo編碼器。
圖8展示具有一剪除式位元反轉交錯器之卷積編碼器。
圖9展示具有一剪除式位元反轉交錯器之LDPC編碼器。

Claims (43)

  1. 一種在一通訊系統中交錯資料之方法，其包含：接收一具有一第一大小之輸入資料封包；將填充物附加至該輸入資料封包以將該封包擴展至該第二大小；根據一用於該第二大小之位元反轉交錯方案交錯該輸入資料封包，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小；及形成一具有該第一大小之已交錯資料封包。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：在該交錯之後移除該填充物。
  3. 如請求項1之方法，其中該輸入資料封包之該交錯包含以一線性次序將該輸入資料封包寫入一記憶體中，及以一由該位元反轉交錯方案確定之已交錯次序自該記憶體讀取該輸入資料封包。
  4. 如請求項1之方法，其中該輸入資料封包之該交錯包含以一由該位元反轉交錯方案確定之已交錯次序將該輸入資料封包寫入一記憶體中，及以一線性次序自該記憶體讀取該輸入資料封包。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包含：產生位址以交錯該輸入資料封包以說明在該第一大小與該第二大小之間之差異。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包含：根據一前向誤差校正(FEC)碼編碼一流量資料封包以 產生該輸入資料封包。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：根據一Turbo碼編碼一流量資料封包以產生該輸入資料封包。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：根據一卷積碼編碼一流量資料封包以產生該輸入資料封包。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含：根據一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一流量資料封包以產生該輸入資料封包。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含：刪除該已交錯資料封包之一部分以產生一輸出資料封包。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含：將該已交錯資料映射至調變符號；及將該等調變符號映射至複數個次頻帶及複數個符號週期，其中該等調變符號對於一符號週期越過該等複數個次頻帶映射一次。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含：將該已交錯資料映射至調變符號；及將該等調變符號映射至複數個次頻帶及複數個符號週期，其中該等調變符號對於一次頻帶越過該等複數個符號週期映射一次。
  13. 一種在一通訊系統中交錯資料之方法，其包含： 接收一具有一第一大小之輸入資料封包；將填充物附加至該輸入資料封包以將該封包擴展至該第二大小；根據用於該第二大小之一線性同餘序列(LCS)交錯方案或一偽隨機交錯方案交錯該輸入資料封包；及形成一具有該第一大小之已交錯資料封包。
  14. 一種在一無線通訊系統中之裝置，其包含：一記憶體單元，其可操作以接收一具有一第一大小之輸入資料封包且提供一具有該第一大小之已交錯資料封包；及一位址產生器，其可操作以產生位址以根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案交錯該輸入資料封包，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小。
  15. 如請求項14之裝置，其進一步包含：一編碼器，其可操作以根據一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一流量資料封包以產生該輸入資料封包。
  16. 如請求項14之裝置，其進一步包含：一打孔單元，其可操作以刪除該已交錯資料封包之一部分以產生一輸出資料封包。
  17. 一種在一通訊系統中之裝置，其包含：用於接收一具有一第一大小之輸入資料封包之構件；用於根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案交錯該輸入資料封包之構件，該第二大小係一為二的次方且 大於該第一大小；及用於形成一具有該第一大小之已交錯資料封包之構件。
  18. 如請求項17之裝置，其進一步包含：用於以一第一次序將該輸入資料封包寫入一記憶體中之構件，及用於以一第二次序自該記憶體讀取該輸入資料封包之構件，其中該第一次序或該第二次序係由該位元反轉交錯方案確定。
  19. 如請求項17之裝置，其進一步包含：用於根據一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一流量資料封包以產生該輸入資料封包之構件。
  20. 如請求項17之裝置，其進一步包含：用於刪除該已交錯資料封包之一部分以產生一輸出資料封包之構件。
  21. 一種用於儲存指令之處理器可讀媒體，其可操作以：接收一具有一第一大小之輸入資料封包；根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案交錯該輸入資料封包，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小；及形成一具有該第一大小之已交錯資料封包。
  22. 一種在一通訊系統中處理資料之方法，其包含：根據一Turbo碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一 資料位元序列以產生一具有一第一大小之系統位元序列及具有一第二大小之至少一同位位元序列；根據一用於一第一預定大小之第一交錯方案交錯該系統位元序列以產生一已交錯系統位元序列，該第一預定大小等於或大於該第一大小；根據一用於一第二預定大小之第二交錯方案交錯每一同位位元序列以產生一相應已交錯同位位元序列，該第二預定大小等於或大於該第二大小；及使用該已交錯系統位元序列及該至少一已交錯同位位元序列形成一已交錯資料封包。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包含：刪除該至少一已交錯同位位元序列之一部分以產生一輸出封包。
  24. 如請求項22之方法，其中該資料位元序列之該編碼包含提供該資料位元序列作為該系統位元序列，及使用一個別產生器多項式產生該至少一同位位元序列中之每一者。
  25. 一種在一通訊系統中之裝置，其包含：一編碼器，其可操作以根據一Turbo碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一資料位元序列以產生一具有一第一大小之系統位元序列及具有一第二大小之至少一同位位元序列；一第一交錯器，其可操作以交錯該系統位元序列且提供一已交錯系統位元序列，該第一交錯器具有一等於或 大於該第一大小之第一預定大小；一第二交錯器，其可操作以交錯每一同位位元序列且提供一相應已交錯同位位元序列，該第二交錯器具有一等於或大於該第二大小之第二預定大小；及一多工器，其可操作以形成一具有該已交錯系統位元序列及該至少一已交錯同位位元序列的已交錯資料封包。
  26. 如請求項25之裝置，其進一步包含：一打孔單元，其可操作以刪除該至少一已交錯同位位元序列之一部分且提供一輸出封包。
  27. 一種在一無線通訊系統中之裝置，其包含：用於根據一Turbo碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼編碼一資料位元序列以產生一具有一第一大小之系統位元序列及具有一第二大小之至少一同位位元序列的構件；用於根據一用於一第一預定大小之第一交錯方案交錯該系統位元序列以產生一已交錯系統位元序列的構件，該第一預定大小等於或大於該第一大小；用於根據一用於一第二預定大小之第二交錯方案交錯每一同位位元序列以產生一相應已交錯同位位元序列的構件，該第二預定大小等於或大於該第二大小；及用於形成一具有該已交錯系統位元序列及該至少一已交錯同位位元序列之已交錯資料封包的構件。
  28. 如請求項27之裝置，其進一步包含：用於刪除該至少一已交錯同位位元序列之一部分以產 生一輸出封包之構件。
  29. 一種在一通訊系統中處理資料之方法，其包含：根據一卷積碼編碼一資料位元序列以產生一具有一第一大小之碼位元序列；將填充物附加至該輸入資料封包以將該封包擴展至該第二大小；根據一用於該第二大小之交錯方案交錯該碼位元序列以產生一已交錯碼位元序列，該第二大小等於或大於該第一大小；及形成一具有該已交錯碼位元序列之已交錯資料封包。
  30. 如請求項29之方法，其中該碼位元序列之該交錯包含根據一用於係一為二之次方的該第二大小之位元反轉交錯方案交錯該碼位元序列。
  31. 如請求項29之方法，其進一步包含：刪除該已交錯碼位元序列之一部分以產生一輸出封包。
  32. 一種在一通訊系統中處理資料之方法，其包含：根據一Turbo碼編碼一資料位元序列以產生一具有一第一大小之系統位元序列、一具有一第二大小之第一同位位元序列及一具有該第二大小之第二同位位元序列；根據一用於一第一預定大小之位元反轉交錯方案交錯該系統位元序列以產生一已交錯系統位元序列，其中該第一預定大小係一為二的次方且等於或大於該第一大小； 根據用於一第二預定大小之該位元反轉交錯方案交錯該第一同位位元序列以產生一第一已交錯同位位元序列，其中該第二預定大小係一為二的次方且等於或大於該第二大小；根據該用於該第二預定大小之位元反轉交錯方案交錯該第二同位位元序列以產生一第二已交錯同位位元序列；及形成一具有該已交錯系統位元序列及該第一已交錯同位位元序列與該第二已交錯同位位元序列的已交錯資料封包。
  33. 如請求項32之方法，其進一步包含：刪除該第二已交錯同位位元序列之一部分(若需要)以產生一輸出封包。
  34. 如請求項33之方法，其進一步包含：刪除該第一已交錯同位位元序列之一部分(若需要)以產生該輸出封包。
  35. 一種在一通訊系統中去交錯資料之方法，其包含：獲取一具有一第一大小之已接收資料封包；根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案去交錯該已接收資料封包，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小；及形成一具有該第一大小之已去交錯資料封包。
  36. 如請求項35之方法，其進一步包含：在該已接收資料封包中插入擦除以用於已打孔資料。
  37. 如請求項35之方法，其進一步包含：根據一用於一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼之解碼方案解碼該已交錯資料封包以產生一已解碼資料封包。
  38. 一種在一無線通訊系統中之裝置，其包含：一記憶體單元，其可操作以儲存一具有一第一大小之已接收資料封包且提供一具有該第一大小之已去交錯資料封包；及一位址產生器，其可操作以產生位址以根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案去交錯該已接收資料封包，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小。
  39. 如請求項38之裝置，其進一步包含：一擦除插入單元，其可操作以在該已接收資料封包中插入擦除以用於已打孔資料。
  40. 如請求項38之裝置，其進一步包含：一解碼器，其可操作以根據一用於一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼之解碼方案解碼該已交錯資料封包以產生一已解碼資料封包。
  41. 一種在一無線通訊系統中之裝置，其包含：用於獲取一具有一第一大小之已接收資料封包之構件；用於根據一用於一第二大小之位元反轉交錯方案去交錯該已接收資料封包之構件，該第二大小係一為二的次方且大於該第一大小；及 用於形成一具有該第一大小之已去交錯資料封包之構件。
  42. 如請求項41之裝置，其進一步包含：用於在該已接收資料封包中插入擦除以用於已打孔資料之構件。
  43. 如請求項41之裝置，其進一步包含：用於根據一用於一Turbo碼、一卷積碼或一低密度同位檢查(LDPC)碼之解碼方案解碼該已交錯資料封包以產生一已解碼資料封包之構件。
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