TWI443999B - 符元映射裝置及方法 - Google Patents

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Description

符元映射裝置與方法
本發明是有關於一種符元映射裝置和符元映射方法。
當藉由通道編碼器編碼資訊位元，則此通道編碼器輸出字碼，此字碼包括資訊位元和附加於資訊位元之冗餘位元。一個通道編碼器的例子係系統化通道編碼器，如迴旋渦輪碼(Convolutional Turbo Code,CTC)。
在調變方法中，正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation QAM)係轉換待傳送資料的多個位元成一個符元的相位與振幅的資訊的調變方法。16-QAM的調變方法可用一個符元來傳送4位元，而64-QAM的調變方法可用一個符元來傳送6位元。
例如，16-QAM的調變方法係以4位元為一單位，將待傳送的資料分成多個4位元的單位，再映射每一單位到16個符元之一，調變映射後的單位再傳送出去，且它通常使用灰階映射(gray mapping)來做為符元映射的方法。當接收到已用灰階映射調變後的4位元符元，所接收之符元中的位元各自具有不同的可靠度。例如，接收位元的可靠度可利用對數似然比(log likelihood ratio,LLR)來表示。所接收之符元的效能(performance)，例如是區塊錯誤率(block error rate,BLER)，由於可靠度的不同，可能會根據字碼如何映射成不同的符元而變化。
進一步地，在無線通訊系統中，當一傳送封包沒有被接收器正常地接收時，將會啟動一個重傳對應之封包的方法。重傳的方法包括，例如是混合式自動重傳請求(hybrid automatic repeat request,HARQ)。在重傳的方法中，應考慮符元的可靠度以改善所接收之封包的效能。
上述於此先前技術部份中所揭露的資訊只為用來加強了解本發明的背景，因此上述資訊可能包括並沒有構成先前技術的資訊，而此先前技術資訊係為該領域中具有通常知識者在此國家所已知的先前技術資訊。
本發明提供一種用以改善接收效能的符元映射方法和符元映射裝置。
本發明提供一種於符元映射裝置中用來映射待傳送資料至符元的方法。此方法包括：藉由編碼待傳送資料而輸出字碼，為了第一傳送動作，依照第一映射架構(mapping scheme)映射字碼至符元，以及為了第二傳送動作，依照異於第一映射架構的第二映射架構映射字碼至符元。
依照第一映射架構，字碼中任一位元所映射成的位元的可靠度，係不同於依照第二映射架構，字碼中此位元所映射成的位元的可靠度。
字碼中任一位元若依照第一映射架構映射至符元中之第一位元，則依照第二映射架構將會映射至符元中之第二位元。這個例子，在符元中，第一位元的位置不同於第二位元的位置，或使用於第二映射架構之星狀圖之一星狀點係可相對於使用於第一映射架構之星狀圖之一星狀點平移。
第二次傳送動作為依照一增量冗餘-混合式自動重傳請求(incremental redundancy hybrid automatic repeat request，IR-HARQ)來做傳送。
本發明另外提出一種映射符元的裝置，此裝置包括通道編碼器和符元映射器。通道編碼器藉由編碼待傳送資料以輸出字碼，而符元映射器映射字碼至符元，當重傳時以字碼為單位改變一映射架構並映射字碼至符元。
本發明再提出一種於符元映射裝置中映射待傳送資料至符元的方法，此方法包括：藉由編碼待傳送資料而輸出待傳送位元，儲存待傳送位元於圓形緩衝區，從圓形緩衝區讀取待傳送位元且映射此讀取位元至符元，以及每當再次於圓形緩衝區之結尾讀取待傳送位元時，改變映射架構，於映射架構中，讀取位元係映射至符元。
下述詳細說明中，只有以簡單說明的方式來繪示與描述一些本發明的實施例。該領域中具有通常知識者可以了解，在不違反本發明的精神或範圍下，可用各種方法來修改所描述的實施例。因此，圖式和說明應視為本質上的說明，而不是限制性的。本說明書中相同的標識號碼指向相同的元件。
在說明書中，除非明確的描述成其它意義，否則字元「包括」和其同義字「包含」將可理解為意指包括指定元件，但不排斥其它元件。
首先，第1圖將敘述在調變待傳送資料時，位於符元中每一位元的可靠度。
第1圖繪示一16-QAM灰階映射的範例。第1圖將使用16-QAM為調變的範例，且使用灰階映射(gray mapping)為符元映射的範例，和使用對數似然比(log likelihood ratio,LLR)為可靠度的範例。
參照第1圖，在灰階映射中，兩鄰近符元之間只有1位元數值係不同的，其它位元數值皆相同。對一個16-QAM星狀圖而言，可以使用多種灰階映射的方式。而第1圖繪示一個灰階映射的方式的例子。於第1圖中的符元中，四個位元係按照i1 ,i2 ,q1 ,以及q2 的順序。
在這個例子，映射至同相部份的位元中，第一位元i1 的平均LLR數值較大於第二位元i2 的平均LLR數值，且映射至90度相位差部份的位元中，第一位元q1 的平均LLR數值較大於第二位元q2 的平均LLR數值。因此第1圖在四位元符元中，第一和第三位元i1 和q1 與第二和第四位元i2 和q2 相比，具有較高的可靠度。
在這符元映射方法，例如是灰階映射中，既然每一位元的可靠度會根據每一位元在星狀圖上的位置而改變，則接收效能，例如是傳送封包的區塊錯誤率，將受到字碼中位元映射至符元的方法的影響(位元-符元映射，之後簡稱為BSM)，而此字碼係為通道編碼器所輸出的。改進接收效能(例如是區塊錯誤率)的實施例將於下文中參考第2到第11圖敘述之。
第2圖係根據本發明實施例之符元映射裝置的方塊圖，而第3和第4圖係根據本發明實施例之符元映射方法之示意圖。第5圖係根據本發明實施例之圓形緩衝區的示意圖。
在第2至第4圖為了方便起見，以編碼率為1/3且待傳送區塊(也就是待傳送封包)的長度為資訊位元兩倍為例來說明之。
參照第2圖，符元映射裝置200包括通道編碼器210、符元映射器220、以及傳送器230。
參照第3圖，首先，通道編碼器210，例如是系統化通道編碼器，編碼待傳送資料310。因此，通道編碼器210輸出字碼320，此字碼320包括資訊位元和附加至資訊位元的冗餘位元。此資訊位元相同於編碼前的待傳送資料的位元，而此冗餘位元係待傳送資料中包括冗餘資訊的位元。假設通道編碼器210的通道編碼率係1/3，則此通道編碼器210的輸出字碼320的長度為資訊位元310之長度的三倍。
符元映射器220以一BSM架構(之後簡稱為「BSM架構1」)映射多個位元至多個符元，以用來做第一次傳送動作，而此多個位元係對應到字碼320中待傳送區塊的長度，且傳送器230傳送包括所映射之符元的待傳送區塊至接收器(第一次傳送動作)。同時在符元映射器220映射符元前，至少一些資訊位元和冗餘位元可能會被打散(punched)，且進一步的，可交錯(interleave)資訊位元和冗餘位元。
在第一次傳送動作後，當從接收器接收到負確認(negative acknowledge,NAK)時，則傳送器230將重傳在字碼320中第一次傳送動作尚未傳送之冗餘位元。可使用IR-HARQ為這一個重傳方法。同時，當於第二次傳送動作中，待傳送冗餘位元的長度係小於待傳送區塊的長度時，則除了冗餘位元之外，字碼320的資訊位元也可被傳送。為此，於第二次傳送動作中，符元映射器220以另一BSM架構(之後簡稱為「BSM架構2」)映射對應到待傳送區塊長度的位元(於第3圖中字碼320中的一些冗餘位元和字碼320中的一些資訊位元)至符元，且傳送器230傳送包括所映射的符元的待傳送區塊至接收器。
在第二次傳送動作後，當從接收器接收到NAK時，傳送器230重傳在字碼320中於第二次傳送動作尚未傳送的冗餘位元。為此，於第三次傳送動作中，符元映射器220以另一BSM架構(之後簡稱為「BSM架構3」)映射對應到待傳送區塊長度的位元(第3圖中字碼320的冗餘位元)至符元，且傳送器230傳送包括所映射的符元的待傳送區塊至接收器。
在這個例子中，接收器藉由使用於第一次傳送動作或重傳動作所接收的所有位元來恢復資訊位元。符元映射器220設定BSM架構1至3以改進接收器的接收效能。為此，符元映射器220可設定BSM架構1和2，以使BSM架構2與BSM架構1互補。例如，當在一時間任一符元以BSM架構1被映射且傳送，而在另一時間此符元以BSM架構2被映射且傳送，則符元映射器220可為了良好的接收效能來設定BSM架構1和2。另外，當欲結合接收器所接收以BSM架構1與BSM架構2映射的符元和接收器所接收以BSM架構3映射的符元，符元映射器220可設定BSM架構3以獲得最大分集增益(diversity gain)。在這個例子中，既然BSM架構2已被設定成對BSM架構1而言為最佳，則介於BSM架構2和BSM架構3之間的互補性將較差於介於BSM架構1與BSM架構3之間的互補性與介於BSM架構1與BSM架構2之間的互補性。因此，如第3圖所繪示，於第二次傳送動作中以BSM架構2映射和於第三次傳送動作中以BSM架構3映射的所傳送之冗餘位元，其分集增益(diversity gain)較差於其他位元。
同時根據參照第4圖，符元映射器220以字碼320為單位更換BSM架構，不像繪示於第3圖實施例中，符元映射器220以每次傳送為單位來更換BSM架構。也就是說，符元映射器220於一時間以BSM架構1映射字碼320至符元，且於另一時間以BSM架構2映射字碼320至符元。
對此，如第5圖所示，符元映射器220在儲存字碼d0 ,d1 ,…,dN-1 ,dN ,dN+1 ,…,d2N-1 ,d2N ,d2N+1 ,…d3N-1 至圓形緩衝區500後，每當在圓形緩衝區的結尾510讀取到字碼d0 ,d1 ,…,dN-1 ,dN ,dN+1 ,…,d2N-1 ,d2N ,d2N+1 ,…d3N-1 時，可更換BSM架構。
因此傳送器230於第一次傳送動作時，傳送包括以BSM架構1映射的資訊位元和冗餘位元的待傳送區塊至接收器。在第一次傳送動作後，當傳送器230從接收器接收到NAK時，則此傳送器230傳送包括以BSM架構1映射的冗餘位元和以BSM架構2映射的資訊位元的待傳送區塊到接收器。在第二次傳送動作後，當傳送器230從接收器接收到NAK時，此傳送器230傳送包括以BSM架構2映射的冗餘位元的待傳送區塊。
在這個例子中，既然字碼320的所有位元係藉由在一時間以BSM架構1映射，且在另一時間以BSM架構2映射的方式傳送，而BSM架構1與BSM架構2彼此互補，因此可改進接收效能，例如是區塊錯誤率，例如是分集增益。
符元映射器220分配於BSM架構1中被分配至具有低可靠度的位元位置之位元，到於BSM架構2中具有高可靠度的位元位置，且符元映射器220分配於BSM架構1中被分配至具有高可靠度的位元位置之位元，到於BSM架構2中具有低可靠度的位元位置，從而BSM架構1與BSM架構2為彼此互補。在下文中，將參照第6圖至第9圖於實施例中詳細的描述BSM架構1與BSM架構2彼此互補。
第6和第7圖係根據本發明的實施例概要的繪示BSM架構。在第6和第7圖，假定使用了第1圖中的16-QAM灰階映射。
參照第6圖，符元映射器220連續映射字碼320中的位元至符元中的四位元i1 ,i2 ,q1 和q2 。因此，字碼320中的奇數位元映射至i1 和q1 位元，而字碼320中的偶數位元則映射至i2 和q2 位元。也就是說，符元映射器220映射奇數位元至具有較偶數位元高的可靠度之位元。
參照第7圖，符元映射器220將於第6圖中映射至i1 和q1 位元的位元，映射至i2 和q2 位元，且符元映射器220將於第6圖中映射至i2 和q2 位元的位元映射至i1 和q1 位元。因此字碼320中的奇數位元映射至i2 和q2 位元，而字碼320中的偶數位元則映射至i1 和q1 位元。也就是說，符元映射器220映射偶數位元至具有比奇數位元還高的可靠度之位元。
所以，符元映射器220在一時間以第6和第7圖所示的BSM架構其一來映射字碼，而在另一時間以第6和第7圖所繪示的另一BSM架構來映射字碼。因此，符元映射器220於重傳時可映射原本被映射至具有高可靠度的位元之位元至具有低可靠度之位元，且符元映射器220於重傳時可映射原本被映射至具有低可靠度的位元之位元至具有高可靠度之位元。
第8和第9圖係根據本發明另一實施例來繪示BSM架構。在第8和第9圖中，假定使用了16-QAM灰階映射。
參照第8和第9圖，符元映射器220藉由使用星狀圖映射字碼至符元，且此星狀圖係藉由平移第1圖的星狀圖之星狀點而得。
參照第8圖，符元映射器220係採用以四星狀點在星狀圖中每一象限中心相會的形式來平移星狀圖。因此，具有不同數值的i1 或q1 位元的兩個符元之間的距離將增加，且具有不同數值的i2 或q2 位元的兩個符元之間的距離將縮短，i1 與q1 位元的可靠度將高於繪示於第1圖中的i1 與q1 ，i2 與q2 位元的可靠度將低於繪示於第1圖中的i2 與q2 。
參照第9圖，符元映射器220係採用以四星狀點在星狀圖的每一象限從中心向外移動的形式來平移星狀圖。因 此，具有不同數值的i1 或q1 位元的兩個符元之間的距離將縮短，且具有不同數值的i2 或q2 位元的兩個符元之間的距離將增加，i1 與q1 位元的可靠度將低於繪示於第1圖中的i1 與q1 ，同理i2 與q2 位元的可靠度將高於繪示於第1圖中的i2 與q2 。
因此，符元映射器220在一時間以使用繪示於第8和第9圖的星狀圖之其一的映射架構來映射字碼，且符元映射器220在另一時間以使用繪示於第8和第9圖的星狀圖之另一的映射架構來映射字碼。因此，符元映射器220可於重傳時，將原本被映射至具有較高可靠度的位元之位元，映射至具有較低可靠度之位元，且符元映射器220可於重傳時，將原本被映射至具有較低可靠度的位元之位元，映射至具有較高可靠度之位元。
第10和第11圖係根據本發明的另一實施例之BSM架構的示意圖。
參照第10和第11圖，傳送器230包括多個天線(天線1與天線2)
參照第10圖，符元映射器220經由此些天線中的天線1，來映射字碼中的一些位元i1 ' 、i2 ' 、q1 ' 和q2 ' 至待傳送之位元，且符元映射器220經由此些天線中的天線2來映射字碼中的另一些位元i1 " 、i2 " 、q1 " 和q2 " 至待傳送之位元。
參照第11圖，符元映射器220映射經由第10圖的天線1所傳送的字碼中的i1 ' 、i2 ' 、q1 ' 和q2 ' 位元至藉由天線2傳送的位元，且符元映射器220映射經由第10圖的 天線2所傳送的字碼中的i1 " 、i2 " 、q1 " 和q2 " 位元至藉由天線1傳送的位元。
因此，符元映射器220可在一時間以繪示於第10和第11圖中BSM架構其一來映射字碼，且符元映射器220在另一時間以繪示於第10和第11圖中另一個BSM架構來映射字碼。因此，既然經由天線1傳送的位元在下次傳送動作時係經由天線2來傳送，則可增進空間分集增益(spatial diversity gain)。
就其本身而論，於根據本發明的實施例之符元映射裝置200中，字碼的任一位元在第一次傳送動作和字碼的此一位元在重新傳送的動作中，係藉由以字碼為單位改變BSM架構來互補彼此，如此可增進接收效能(例如是區塊錯誤率)、分集增益。在上述增進接收效能的實施例中，可單獨使用改變被映射之符元中的位元的架構(參照第6和第7圖)，平移用以被映射至符元之星狀圖的星狀點的架構(參照第8和第9圖)，或重新分配介於天線間的位元的架構(參照第10和第11圖)。或可同時使用在三個架構中至少兩個架構的結合。
同時，於本發明的實施例中，雖然採用16-QAM(每符元具有4位元)為範例，但根據本發明的實施例用來映射符元之方法，可於調變架構中採用異於16-QAM的調變架構(例如是22n -QAM)。
更進一步地說，本發明的實施例，雖然採用字碼的長度(3N)係資訊位元的長度(N)的三倍之例子為例，但字碼的長度與資訊位元的長度之倍數關係並不侷限於此。例 如，字碼的長度可為資訊位元的長度(N)之2倍(2N)，4倍(4N)，5倍(5N)，…，等倍數。
上述本發明的示範實施例不是只可藉由裝置或方法來實施。也可從下述二方法擇一實施，一為上述示範實施例可藉由執行對應到本發明示範實施例的架構的功能之程式來具體化，另一為在儲存媒介中儲存程式。
雖然本發明已被描述為與說明書所揭露的示範實施例有關，但可明瞭本發明的專利範圍並不侷限於所揭露的實施例，相反的，而是本說明書的專利範圍被預期為包含後述專利範圍的各種修改與包括其精神和範圍之等效裝置。
200‧‧‧符元映射裝置
210‧‧‧通道編碼器
220‧‧‧符元映射器
230‧‧‧傳送器
310‧‧‧待傳送資料
320‧‧‧字碼
500‧‧‧圓形緩衝區
510‧‧‧圓形緩衝區的結尾
第1圖係繪示16-QAM灰階映射的例子；第2圖係根據本發明的實施例的符元映射裝置之方塊圖；第3和第4圖係根據本發明的實施例的符元映射方法之示意圖；第5圖係根據本發明的實施例之圓形緩衝區的示意圖；第6至第11圖係根據本發明的實施例之BSM架構的示意圖。
210．．．通道編碼器
310．．．待傳送資料
320．．．字碼

Claims (16)

  1. 一種於一符元映射裝置中將待傳送資料映射成符元(symbol)的方法，包括：藉由編碼該待傳送資料而輸出複數個待傳送位元(transmission bits)；為了第一傳送動作，依照一第一映射架構(mapping scheme)映射該些待傳送位元的至少一部份至複數個符元；以及為了第二傳送動作，依照一第二映射架構映射該些待傳送位元的至少一部份至複數個符元，且該第二映射架構不同於該第一映射架構；其中一輸入位元依照該第一映射架構映射至一符元中之一第一位元，並依照該第二映射架構映射至該符元中之一第二位元，其中當該第一位元在該符元中具有相對較高的可靠度時，該第二位元在該符元中具有相對較低的可靠度，其中該第二傳送動作中傳送的複數個位元包括依照該第一映射架構映射之一位元以及依照該第二映射架構映射之一位元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該符元中，該第一位元的位置不同於該第二位元的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依照該第一映射架構以及該第二映射架構所映射的複數個位元係具有相同的可靠度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二 傳送動作為依照一增量冗餘-混合式自動重傳請求(incremental redundancy hybrid automatic repeat request IR-HBARQ)來做重傳。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些待傳送位元於該第二傳送動作重新開始。
  6. 一種符元映射裝置，包括：一通道編碼器，用以藉由編碼待傳送資料以輸出複數個待傳送位元；以及一符元映射器，用以映射該些待傳送位元之至少一部份至一符元，且當該些待傳送位元於一重傳動作重新開始時，改變一映射架構並映射該些待傳送位元之至少一部份至該符元；其中一輸入位元依照一第一映射架構映射至該符元中之一第一位元，並依照一第二映射架構映射至該符元中之一第二位元，其中當該第一位元在該符元中具有相對較高的可靠度時，該第二位元在該符元中具有相對較低的可靠度，其中該重傳動作中傳送的複數個位元包括依照該第一映射架構映射之一位元以及依照該第二映射架構映射之一位元。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該符元映射器係藉由使用該第一映射架構及該第二映射架構以改變該映射架構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中在該符元中，該第一位元的位置不同於該第二位元的位置。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中依照該第一映射架構以及該第二映射架構所映射的複數個位元係具有相同的可靠度。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該重傳動作為依照一增量冗餘-混合式自動重傳請求(incremental redundancy hybrid automatic repeat request IR-HARQ)來做重傳。
  11. 一種於一符元映射裝置中映射待傳送資料至複數個符元的方法，包括：藉由編碼該待傳送資料而輸出複數個待傳送位元；儲存該些待傳送位元於一緩衝區；映射儲存於該緩衝區中的該些待傳送位元之至少一部份至一符元；以及每當再次於該緩衝區之結尾讀取該些待傳送位元時，改變一映射架構以映射該些待傳送位元至一符元。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中改變該映射架構的動作包括藉由使用一第一映射架構以及一第二映射架構以改變該映射架構。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中一輸入位元依照該第一映射架構所映射至的一位元之可靠度不同於該輸入位元依照該第二映射架構所映射至的一位元之可靠度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該輸入位元若依照該第一映射架構映射至一符元中的一第一位元，則依照該第二映射架構將會映射至一符元中的一第 二位元，以及其中當該第一位元在一符元中具有相對較高的可靠度時，該第二位元在一符元中具有相對較低的可靠度。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中一輸入位元若依照該第一映射架構映射至一符元中的一第一位元，則依照該第二映射架構將會映射至一符元中的一第二位元，以及其中在一符元中，該第一位元的位置不同於該第二位元的位置。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中依照該第一映射架構以及該第二映射架構所映射的複數個位元係具有相同的可靠度。
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