CN101636953A - 对通信信号进行编码的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了对通信信号进行编码的装置。该装置包括：编码器，用于对通信信号进行编码，以增加通信信号的长度；重复编码器，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用通信信号的所增加长度的至少一部分。该装置还包括：交织器，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。本申请还提供了对通信信号进行编码的方法。

Description

对通信信号进行编码的方法和装置
根据35U.S.C.§119要求优先权
本专利申请要求于2007年3月16日提交、名称“REPETITION CODINGIN ULTRA WIDEBAND COMMUNICATIONS”、申请号为60/895,427的临时申请的优先权，该临时申请已转让给本申请的受让人，并通过引用明确地将其并入本申请。
技术领域
概括而言，本发明涉及无线通信，具体而言，涉及对无线通信信号进行编码的方法和装置。
背景技术
在无线通信领域，人们希望有先进的纠错方法来验证传输数据的完整性，并对传输过程中出现的差错进行纠正。另外，随着带宽增加，与无线通信相关联的差错率通常也会增加。
在实现新的纠错编码时，人们有时希望新的编码与现有的纠错码格式相兼容。这样，具有新的纠错码格式的数据仍可以与旧的设备相兼容。在其它情况下，并不希望具有这种向后兼容性，特别是在向后兼容使得性能降低的情形下。因此，需要采用改进的纠错进行数据编码，从而降低成本、做得更小和降低功率。另外，人们希望这种编码与现有的纠错码格式相兼容。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种对通信信号进行编码的装置。所述装置包括：编码器，用于对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；重复编码器，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分。所述装置还包括交织器，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。
根据本发明的又一方面，提供了一种对通信信号进行编码的方法。所述方法包括：对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分。所述方法还包括：对经过重复编码的通信信号进行交织。
根据本发明的又一方面，提供了一种对通信信号进行编码的装置。所述装置包括用于进行如下操作的模块：对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分。所述装置还包括用于对经过重复编码的通信信号进行交织的模块。
根据本发明的又一方面，提供了一种对通信信号进行编码的处理器。所述的处理器包括：编码器，用于对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；重复编码器，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分。所述的处理器还包括：交织器，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。
根据本发明的又一方面，提供了一种编码有用于对通信信号进行编码的指令的机器可读介质。所述指令包括：用于对所述通信信号进行编码以增加所述通信信号的长度的代码，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分的代码。所述指令还包括用于对经过重复编码的通信信号进行交织的代码。
应当理解的是，根据以下详细描述，本发明技术的其它配置对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，其中，本发明技术的各种配置是通过示例给出和描述的。应当认识到的是，在不脱离本发明技术的保护范围的前提下，本发明技术可以采用其它的以及不同的配置，并且，它的若干细节能够做出各种其它方面的修改。因此，应当将附图和详细描述视为本质上是示例性的、而非限制性的。
附图说明
图1是说明无线通信***的实例的图，其中可以对通信信号进行编码。
图2是说明通信信号的Reed Solomon(RS)码报头结构的实例的概念图。
图3A和3B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行比较的概念图。
图4是说明卷积编码器的实例的概念图。
图5是示出了通信信号编码设备的功能实例的概念图。
图6A和6B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行另一比较的概念图。
图7A和7B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行另一比较的概念图。
图8是示出通信信号编码设备的功能的另一实例的概念图。
图9是示出通信信号编码设备的功能的另一实例的概念图。
图10是示出加性高斯白噪声(AWGN)中的Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例的图。
图11是示出CM2和FFI模式下的Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例的图。
图12是示出CM2和TFI模式下的Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例的图。
图13是示出FFI模式下时域扩频编码对比重复编码的性能实例的图。
图14是示出TFI模式下时域扩频编码对比重复编码的性能实例的图。
图15是示出对通信信号进行编码的示例性操作的流程图。
图16是示出通信信号编码设备的功能实例的概念图。
具体实施方式
图1是示出无线通信***100的实例的图，其中可对通信信号进行编码。***100包括至少一个发射机102和一个接收机106，其可以例如都是由设备(例如，移动电话)组成。虽然设备102和106描绘为移动电话，但其不应限于此。设备102和106可以表示，例如，计算机、膝上型电脑、电话、任何类型的移动电话、个人数字助理(PDA)、音频播放器、游戏控制板、照相机、摄像机、音频设备、视频设备、多媒体设备、前述装置的任何部件(例如印制电路板、集成电路和/或电路部件)或者能够支持无线通信的任何其它设备。设备102和106可以是固定或移动的，并且它们可以是数字设备。
发射机102向接收机106发送通信信号104。在向接收机106发送之前，发射机102可对通信信号106进行编码，并且接收机106可对编码后的通信信号106进行译码。
对此，通信***100可对应于超宽带(UWB)***，其为用于无线个人局域网(WPAN)的无线电技术。通信***100可使用许多其它通信协议中的一个。举例来说，通信***100可支持演进-数据优化(EV-DO)和/或超移动宽带(UMB)。EV-DO和UMB是第三代合作伙伴计划2(3GPP2)作为CDMA2000标准家族的一部分而公布的空中接口标准，并使用例如码分多址(CDMA)的多址技术来向移动用户提供宽带因特网接入。或者，通信***100可支持长期演进(LTE)，其为3GPP2内主要基于宽带CDMA(W-CDMA)空中接口来改善通用移动通信***(UMTS)的移动电话标准的计划。通信***100还可以支持与WiMAX论坛相关的WiMAX标准。这些仅仅是示例性协议，而且通信***100并不限于这些实例。
通信***100所使用的实际通信协议取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。贯穿本发明所述的各种技术同等适用于异构或同构通信***100的任何组合。
回到UWB，该无线电技术通常为低数据率和高数据率二者提供不同的传输选择。例如，WiMedia UWB是数据率标准，其当前具有从53.3Mbps到480Mbps的原始数据率。该标准基于正交频分复用(OFDM)。由于其意味着要配备给大量的消费电子产品，所以在设计上注重于低成本硬件和低功耗。低功耗一般通过周期性暂停机制(duty circling)来获得，其中分组为高数据率下的突发，而设备在分组之间几乎可以关闭其电源，从而节约了能量。
图2是示出通信信号Reed Solomon(RS)码报头结构的实例的概念图。RS码最近加入到了WiMedia标准中，用于保护报头信息。对此，尽管RS码报头对应于针对WiMedia物理层而采用的报头结构，但还可以使用其它报头结构格式。下面将详细描述重复码报头格式。
通常，报头包含为了对数据分组其余部分(例如有效载荷)进行译码通常所需的信息。有效载荷可以以低数据速率或者高数据速率进行发送，而报头通常以低数据速率进行发送，以确保强有力地抵抗信道衰减和噪声。
WiMedia的报头结构的最初设计之一(未示出)是将52个零比特附加到148个预先指定的数据比特，以使报头与交织器的大小相兼容。对此，图2中的Reed Solomon比特用于进行零填充。因此，有52个比特并未由接收机所使用。
图2中说明了WiMedia包括的报头结构的另一设计。在该设计中，52个附加的零比特用于另外的报头保护。在该实例中，即使改进有效载荷编码，报头编码仍很可能优于有效载荷编码。
当以最低数据速率(53.3Mbps)工作时且当有效载荷长度较短时，因报头差错会出现相当数量的分组差错。通过加强报头，会看到分组差错率(PER)得到改善。另外，会看到更健壮的报头将提供对邻近设备和微微网的较好可见性。媒体访问控制(MAC)然后可采取更好的调度决策和资源分配。对此，应当注意，并不需要对相邻的有效载荷进行译码，所有需要的只是对报头进行译码。可以构建关于四周有哪些设备以及它们使用何种资源的图。
如前所述，WiMedia采用的具有52个填充报头比特的结构是ReedSolomon码。这种码的设计是向后兼容的，从而使得忽略52个填充比特的旧设备可以继续正常工作。RS码可以满足该条件，因为它是***码。换言之，将信息比特按原样发送，而将奇偶比特***在52个填充比特的位置。旧设备可忽略奇偶比特，并且它们的性能通常没有变化。新设备可以使用奇偶比特来增强性能。
将RS码选择成(23，17)***码，其通过缩短(255，249)***码来获得。该码能够纠正23个发送的任意字节中多达3个字节的差错。通常基于物理层(PHY)报头(5个字节)、MAC报头(10个字节)和奇偶校验(CRC)(2个字节)来计算该码的奇偶性。通常需要CRC来检验译码操作的成功。RS码的全部信息有17个字节。奇偶比特包括6个字节(52个比特中的48个比特)。
52个比特中的其余4个比特用作卷积编码器的尾部比特，这在下面将详细描述。RS码包括信息部分加上奇偶校验部分，其总字节数是23个字节。
图3A和3B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行比较的概念图。这些图中的虚线表示在一个方案中存在而在另一方案中不存在的块。如图3A中所示(其包括RS码而不是重复编码)，在由外部RS编码器302对报头进行编码以后，将其发送给速率为1/3的内部卷积编码器304。卷积编码器304的约束长度通常为7。在由卷积编码器304进行编码以后，报头由交织器306进行交织。
如图4中所示，卷积编码器304的输入处的报头的总长度通常为200个比特。因此，在卷积编码器304的输出处，总长度为200×3＝600个编码比特。
参考图3B，如果将RS编码器302去掉，并加入重复码308，则在大多数情形下可以实现相同或更好的性能，同时对硬件和功率需求较少。这种情况下，可在卷积编码器304之后考虑52个填充比特，而不是在卷积编码器304前考虑这些比特。
图5示出了通信信号编码设备的功能实例。如图中所示，52个比特变为52×3＝156个编码比特。另一方面，有用的信息比特通常为200-52＝148个比特。在卷积编码器304以后，它们变为148×3＝444个编码比特。因此，可以通过卷积编码器304仅发送148个有用的信息比特以获取444个编码比特。然后可以在块308应用重复模式，重复156个编码比特，以填充间隙并获得600个编码比特，这是下一阶段所需要的(图3B的交织器306)。
重复模式的一个实例是：重复来自卷积编码器304的上部分支的所有编码比特(例如，148个经过重复的编码比特)和来自卷积编码器304的下部分支的另外8个比特(间隔为54个比特)。换言之，可以重复下面的编码比特：0～441，以3为步长；2～380，以54为步长。
对此，可以使用其它重复模式。例如，一种相对简单的方案可以使用分数步长来选择对哪些比特进行重复。这将在下面参考图6B进行详细描述。
参照图3B，重复比特总数通常为156。下面是对比特进行重复的两种选择：
·可将重复比特附加在末端，来构成600个编码比特。
·可将重复比特***在原始比特之间。
参考将重复比特进行附加的第一选择，该选择可以保持与忽略重复比特的旧设备的向后兼容性。可以看到，与RS译码相比，这种重复模式的接收机译码过程相当地简单(例如，简单的加法器和计数器逻辑)。另外，新设备可以利用重复部分，或者，如果它们希望节省功耗则它们可以当MAC认定不需要额外性能时忽略它。虽然通常缓冲要求与这种方式相关联，但是在RS码方式中也存在缓冲要求。
参考将重复比特***在原始比特之间的第二选择，可以看出，从硬件角度来看，该方式较为简单，并且通常不需要缓冲。然而，通常失去了向后兼容性。在此情形下，MAC消息或者特殊的报头比特可以发送报头格式的类型(例如，旧的或新的报头格式)。
除了上述针对在报头内进行重复编码的优点以外，因不重要的处理而增加的延迟相对而言是可忽略的。另一方面，采用RS编码，RS译码器会由于重要的处理而产生显著的延迟。该延迟意味着对接收到的信号进行额外的缓冲。
在接收机端针对重复编码要考虑的一个问题是在维特比译码器输入处的比特宽度。在撤销重复之后，比特宽度会增加1比特，并可能出现饱和。
除了报头以外，还可以对重复编码进行扩展，以用于有效载荷中。例如，重复块可用于保护较短的有效载荷，并可能实现较低的数据速率，从而增加范围。对此，任何较短的有效载荷可自动地获益(例如，每20ms发送的短的语音分组)。另外，在卷积编码器之前的空填充(empty padding)可以采用卷积编码器之后的重复码来代替。
图6A和6B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行另一比较的概念图。图6A描述了对零填充块602、卷积编码器304、删余器(puncturer)604以及交织器606的使用。另一方面，图6B描述了对卷积编码器304、重复块608、删余器604和交织器606的使用。
如图6B中可见，重复块608可以插在卷积编码器304和删余器604之间。在接收机端(未示出)，重复块608可以插在解删余器(de-puncturer)和维特比译码器之间。通常不进行零填充(见图6A的单元602)。而是将零填充区域的大小提供给重复块608，以便计算重复比特之间的步长大小。重复比特可以置于为进行零填充而保留的区域，以便维持向后兼容性。在该情形下，会需要额外的缓冲操作。
然而，在不需要向后兼容性的情形下，报头中的标志可指示启用有效载荷重复。由此，重复比特可以与原始比特混合，从而将不需要进行缓冲。
另外，重复比特之间的步长大小可以是分数，其进行累积，直到超越整数边界。分数每超越一次该边界，可以重复一个比特。该步长大小还可包括3个分数，每个卷积编码器304分支一个。
应当注意，重复块608还可用于将有效载荷数据速率减少到低于当前的53.3Mbps，以增加范围。重复的数量可以在报头中发送。重复块608可计算整数或者分数步长大小并相应地对比特进行重复。例如，可以将53.3Mbps除以4以获取13.3Mbps的数据速率，扩频增益为6dB，这近似使范围加倍。重复比特可以插在编码比特之间。另外，交织器606可在不同的子载波和频带上自动地分配重复比特。然而，在范围增加的情况下，优先地将报头本身通过重复以较低的数据速率来进行发送。另外，前同步码通常在长度上进行了扩展，这会使执行简单前同步码检测算法变得困难。
如前所述，重复编码可用于报头和/或有效载荷内。除了这些用途以外，重复码有时还可以用作WiMedia的频域扩展(FDS)和时域扩展(TDS)的替代。FDS和/或TDS可对应于扩频器或扩频方法。这种重复码以较高的功耗来换取更好的性能。图7A和7B为示出对分别不采用重复编码以及采用重复编码的通信信号编码设备的功能进行比较的概念图。图7A包括卷积编码器304、删余器702、交织器704和FSD/TDS块706。另一方面，图7B示出了卷积编码器304、重复块708和交织器704。
对于特定数据速率(例如，80Mbps和200Mbps)，频域扩展(FDS)和时域扩展(TDS)编码方法并不优选。对此至少有以下两个原因：
·FDS和TDS方法通常在进行删余以后来应用一种形式的重复，这会造成编码损失，即使是在AWGN中(例如，对于80Mbps，损失约为0.25dB；对于200Mbps，损失约为0.6dB)；
·这些方法通常在进行交织(这将导致非AWGN信道中的分集损失)以及适当的进行不适当的交织以后，应用一种形式的重复。这大多出现在关闭了频带跳变时(例如，在不采用频带跳变的信道模型CM2中，对于80Mbps，损失约为1dB；对于53Mbps，损失约为0.5dB)。
例如，在一种情形下，出现多于1dB的损失。尽管可以看出FDS和TDS在特定数据速率下性能较差，这些方法(例如，图7A的删余器702的使用)支持硬件以较低的速度运行并节约功耗。因此，图7B的重复编码方案有时可用于以功耗来换取性能，而报头可指示在使用哪种方案。可以看出图7B中示出的重复编码方案提供了改进形式的重复，并可以看出该重复编码方案恢复与图7B中示出的方案相关联的损失。
在图7A中，如果卷积编码器304接收具有200Mbps比特率的输入，则卷积编码器304可以以600Mbps来生成编码数据，这是输入速率的3倍。可以将编码数据发送给删余块702以生成320Mbps的编码比特率，其可以通过TDS进行两次重复以获取最终为640Mbps的编码比特率。可以将其映射到例如QPSK音调上。
图8是示出通信信号编码设备的功能的另一实例的概念块图。参照图7B和图8，在该实例中，将具有比特率为200Mbps的输入数据应用到卷积编码器304。在卷积编码器304以后，编码比特率通常为原来的3倍，即600Mbps。在该实例中，在卷积编码器304以后不进行删余。而是，重复块708可以重复600Mbps编码的一部分以获取640Mbps的编码比特率。例如，重复块708a可以对每第15个编码比特进行一次重复。然后可以将其映射到例如QPSK音调上。可以看出，这种重复还支持硬件以较低的速度运行并节省功耗，这与TDS和FDS相似。
再参照图7B和图8，交织器704之前的640Mbps的编码比特率类似于通过现有高数据速率(例如480Mbps)而获得的速率。因此，可以将块704a设置为高数据速率模式(其中块704a可以包括例如交织器704和其它后续的块)，这通常不需要额外的硬件。另外，通常在高数据速率模式下快速傅立叶变换(FFT)运行速度增倍。
图9是对通信信号编码设备功能的另一实例进行说明的概念块图。如前面参考图7A和7B所述，有时可以使用重复编码方案来替代删余器/FDS/TDS方案，从而以功耗换取性能，且报头可通过信号来通知使用哪种方案。
在图9的实例中，重复编码方案以分支904来示出，删余器/FDS/TDS方案以分支902来示出。另外，选择器(未示出)可用于在分支902和904之间进行选择。选择器可基于例如功耗和性能之间的折衷来选择分支。举例来说，对例如80Mbps和200Mbps的数据速率，选择器可选择重复编码分支904。如果选择器选择重复编码分支904，那么交织器704以及后续的块(参见例如图8中的块704a)可使用高数据速率模式。
选择器可以在卷积编码器304之前或者在卷积编码器304内实现。选择器还可以在卷积编码器304之前而在删余器702或者重复块708(或者图8中的708a)之后实现。
概括之，重复编码可用于报头、有效载荷内和/或用在代替FDS/TDS编码时。可以看出，重复编码改进了纠错、降低了成本、可以做得更小和降低功耗。另外，这种编码可与现有纠错码格式兼容。
下面就给出对重复编码仿真性能的更详细描述。图10～12是加性高斯白噪声(AWGN)下重复编码性能的实例图示。具体地说，图10示出了加性高斯白噪声(AWGN)下Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例。图11示出了CM2和FFI模式下Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例。图12示出了CM2和TFI模式下Reed Solomon(RS)编码对比重复编码的性能实例。
在这些图中，CM2对应于IEEE 802.15.3的信道模型2(CM2)，但不具有遮蔽效应。另外，在图11中，关闭了频带跳变，这对应于WiMedia规范中的固定频率交织(FFI)。
在图12中，打开了频带跳变，这对应于时间和频率交织(TFI)。在使用重复编码的TFI模式下，覆盖了3个频带，传输功率可以增加接近3倍(约4.7dB)。该结果给出作为信噪比(即Eb/N0)函数的报头差错率(HER)。
如图10中所示，可以看出，RS编码仅在高Eb/N0处的性能超过重复码，这对应于低HER。这通常是在RS码有用时，因为差错是非常集中的。然而，优选的相关范围是与有效载荷分组差错率(PER)相对应的HER范围，其通常远大于10-3。在该PER下，约10-4的HER远已足够。
再参照图10，在HER＞10-4的典型有用的范围内，重复编码的性能优于或者略微差于RS编码(相差不超过0.2dB)。此外，对于低Eb/N0下的较高性能，重复码对更不易受遮蔽的影响。可以看出，重复编码是在相关范围内对报头提供充分保护的更为简单的码。
应当注意，FFI模式下的性能(例如，图11)看起来比TFI模式下的要好(例如，图12)，这是因为在FFI模式下有6个符号专用于信道估计，而在TFI模式下每个频带仅有2个符号专用于信道估计。然而，由于在TFI模式下UWB设备允许发送3倍的功率，在实际***中通常不存在这种性能差异。可以看出，FFI模式的功率约束将限制其能力。因此，不必对由图11和12描述的两种模式进行直接比较。
如图10～12中可见，在很多情形下，重复码性能好于RS码。一个原因是原始RS码是(255，249)，对于此重复码无法与其进行竞争，这是因为在249个字节中的6个字节中通常没有空间以进行足够的重复。但是在将该码缩短成(23，17)以后，重复码便有机会进行竞争。在17个字节中的6个字节中通常有空间以进行足够的重复。
具体而言，在低HER情况下(例如10-3)，在维特比译码以后，分组中通常有至多一个差错事件。这种差错事件可转换成具有错误比特的连续段，其在1、2、3和更多个连续的字节上扩展。当差错小于或等于3个字节时，RS码通常可纠正差错。然而，如果差错为4个或更多个字节，则RS码通常会失败。
在维特比译码器之后，差错事件的字节长度基本上独立于分组长度。实际上，差错事件长度通常仅依赖于工作(operating)Eb/N0以达到大小为10-3的HER。因此，不论分组大小多少(23字节还是255字节)，在所期望的工作Eb/N0下，通常只有长度约为3字节的单个差错事件。RS码提供如下的固定增益：
RS码增益≈1.3dB               (式1)
不论分组长度是23还是255字节。对此，具有255字节的分组对应于未缩短的RS码，而23字节的分组对应于更加缩短的版本。
另一方面，重复编码的增益通常依赖于分组大小。如果将报头信息长度记为n字节，重复长度为m＝6字节，并且规定可以将重复比特进行适当的分配，则重复增益可以为：
重复增益＝10log10(1+m/(n-m))dB(式2)
重复增益独立于工作Eb/N0。对于n＝255字节，增益仅为0.1dB，通常难以适当地分配重复比特。对于n＝23字节，增益为1.3dB，可以在卷积编码器304之后平滑地分配重复比特。因此，可以看出，WiMedia UWB中的重复提供了与RS码类似的增益。
参考图11，可以看出，对于加性高斯白噪声(AWGN)，差错趋向集中，通常在小于3个字节中。维特比译码器设法从差错事件进行快速恢复。对于例如IEEE 802.15.3的信道模型2(CM2)的信道，差错趋于在多个字节上扩展：维特比译码器从差错事件进行恢复更为困难，因为新的输入度量可能较弱。因此，对于关闭了频带跳变的信道，RS码的性能明显较差。
这种最差性能的原因可涉及分集增益。重复译码器运行在维特比译码器之前且充分利用分集，而RS译码器运行在维特比译码器之后，且几乎不具有分集增益。事实上，可以看出，WiMedia的当前报头编码使用次优的频域和时域扩展，且其在FFI模式下缺少分集，下面将进一步详细描述。可以看出，重复码将恢复分集损失。在图12中示出的TFI模式下可以看出，WiMedia编码提供了足够的分集，因此重复码和RS码如在AWGN中工作。
图13和14提供了重复编码性能的另一实例。图13示出了在FFI模式下时域扩展编码对比重复编码的性能实例，图14示出了在TFI模式下时域扩展编码对比重复编码的性能实例。具体地说，图13示出了在FFI模式下，在加性高斯白噪声(AWGN)下和在IEEE 802.15.3的信道模型2(CM2)(但不具有遮蔽)下，针对200Mbps的有效载荷仿真结果。图14示出了同样但是在TFI模式下的结果。该结果给出了分组差错率(PER)，其作为信噪比Eb/N0的函数。
如图13和14中所示，可以看出在AWGN下，重复码关于TDS提供了约为0.6dB的编码增益。另外，在CM2下，重复码在FFI模式下具有0.6dB的分集增益，在TFI模式下具有0.3dB的分集增益。因此，总增益在FFI模式下为1.2dB，在TFI模式下为0.9dB。可以看出在FFI模式下，尽管进行了扩频，但是TDS方案也缺少一些分集。
因此，通过在WiMedia UWB中使用执行重复码而非Reed Solomon码，可以实行具有较好性能的较简单的实现方案。所提出的重复方案的编码器/译码器复杂性与Reed Solomon的相比几乎可以忽略。
另外，重复码方案可用于提高较短有效载荷的***性能，获得低于53.3Mbps的数据速率，并且以更好的方式来发送现有的数据速率(针对与例如TDS和FDS的扩频进行比较而言)。
图15是示出对通信信号进行编码的示例性操作的流程图。在步骤1502，对通信信号进行编码，以增加通信信号的长度。在步骤1504，对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用通信信号的所增加长度中的至少一部分。在步骤1504，对经过重复编码的通信信号进行交织。
图16是示出通信信号编码设备的功能实例的概念块图。设备1602包括：模块1604，用于对通信信号进行编码，以增加通信信号的长度。设备1602还包括：模块1606，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用通信信号的所增加长度中的至少一部分。另外，设备1602包括：模块1608，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。
本领域内技术人员应该理解，本申请描述的各种示例性的块、模块、元件、部件、方法以及算法可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。例如，卷积编码器、重复块和交织器中的每一个可以实现成电子硬件、计算机软件和其组合。为了表示硬件和软件之间的可交换性，上面对各种示例性的块、模块、元件、部件、方法及算法均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以可变方式实现所描述的功能。在不背离本发明技术的保护范围的情况下，可将各种部件和块进行不同的排列(例如，以不同的顺序排列或以不同的方式划分)。
为示出本发明技术，本申请已给出了特定通信协议和格式的实例。然而，本发明技术并不限于这些实例，也应用于其它的通信协议和格式。
应该明白，所公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是对示例性方法的说明。应该明白，基于设计偏好，过程中的步骤的特定顺序或层次可以重新排列。其中一些步骤可以同时执行。所附的方法权利要求按示例顺序给出了各个步骤的元素，这并不意味着限于所述的特定顺序或层次。
为使本领域技术人员能够实现本申请所述的多个方面，给出了上面的说明。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改都是显而易见的，并且，本申请定义的一般原理也可以适用于其它方面。因此，权利要求并不限于本申请给出的这些方面，而是与权利要求书的最广范围相一致，其中，除非另外特别说明，单数形式的元素并不表示“一个且只有一个”，而是指“一个或多个”。除非另外特别说明，词语“一些”指代一个或多个。男性化的代词(例如，他的)包括女性化的和中性的代词(例如，她的和它的)，反之亦然。本领域技术人员已知或以后知晓的、贯穿本发明而描述的各个方面的元素在结构和功能方面的所有等同物，都通过引用明确地并入本申请且旨在包括在权利要求中。此外，不论是否在权利要求中明确叙述了本发明，本申请公开的所有内容都不是要贡献给公众。权利要求的任何元素都不应当根据35U.S.C.§112第六段的规定来进行解释，以下情况除外：该元素明确地使用短语“用于……的模块”来进行叙述，或者在方法权利要求的情形下，明确地使用短语“用于……的步骤”来进行叙述。

Claims (70)

1、一种对通信信号进行编码的装置，包括：
编码器，用于对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；
重复编码器，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分；
交织器，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。
2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特由外部设备使用。
3、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特被外部设备忽略。
4、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器用于将重复比特***在经过编码的通信信号的原始比特之间，以减少与重复编码相关联的缓冲量。
5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器用于使用分数步长来选择对哪些比特进行重复，所述分数步长关联于重复比特之间的步长大小，所述步长大小为分数，其中对该分数进行累积直到其超越整数边界。
6、根据权利要求1所述的装置，其中，所述通信信号包括报头和有效载荷。
7、根据权利要求6所述的装置，其中，所述重复编码器用于对经过编码的通信信号的报头进行重复编码。
8、根据权利要求6所述的装置，其中，所述重复编码器用于对经过编码的通信信号的有效载荷进行重复编码。
9、根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置不包括紧接在所述编码器之前的Reed Solomon(RS)编码器。
10、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器的重复量通过MAC消息来发送。
11、根据权利要求1所述的装置，其中，所述重复编码器的重复量在报头中发送。
12、根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是移动电话。
13、根据权利要求1所述的装置，还包括：
第一分支，用于处理所述通信信号，所述第一分支包括所述重复编码器和所述交织器；
第二分支，用于处理所述通信信号，所述第二分支包括：
删余器，其耦合到所述编码器并用于对经过编码的通信信号进行删余；
第二交织器，用于对经过删余的通信信号进行交织；
扩频器，用于对经过交织的通信信号进行扩频；
选择器，用于在所述第一分支和所述第二分支之间进行选择。
14、根据权利要求1所述的装置，其中，所述交织器用于使用高数据速率模式来对经过重复编码的通信信号进行交织。
15、一种对通信信号进行编码的方法，包括：
对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；
对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号所增加长度的至少一部分；
对经过重复编码的通信信号进行交织。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述进行重复编码包括将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特由外部设备使用。
17、根据权利要求15所述的方法，其中，所述进行重复编码包括将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特被外部设备忽略。
18、根据权利要求15所述的方法，其中，所述进行重复编码包括将重复比特***在经过编码的通信信号中的原始比特之间，以减少与进行重复编码相关联的缓冲量。
19、根据权利要求15所述的方法，其中，所述进行重复编码包括使用分数步长来选择对哪些比特进行重复，所述分数步长关联于重复比特之间的步长大小，所述步长大小为分数，其中对该分数进行累积直到其超越整数边界。
20、根据权利要求15所述的方法，其中，所述通信信号包括报头和有效载荷。
21、根据权利要求20所述的方法，其中，所述进行重复编码包括对经过编码的通信信号的报头进行重复编码。
22、根据权利要求20所述的方法，其中，所述进行重复编码包括对经过编码的通信信号的有效载荷进行重复编码。
23、根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法不进行紧接在所述编码之前的Reed Solomon(RS)编码。
24、根据权利要求15所述的方法，其中，由所述进行重复编码执行的重复量通过MAC消息来发送。
25、根据权利要求15所述的方法，其中，由所述进行重复编码执行的重复量在报头中发送。
26、根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法由移动电话执行。
27、根据权利要求15所述的方法，还包括：
选择第一分支和第二分支中的一个，
其中，如果选择了所述第一分支，则执行进行重复编码和交织的步骤，
其中，如果选择了所述第二分支，则将所述进行重复编码和交织的步骤采用以下步骤来代替：
对经过编码的通信信号进行删余；
对经过删余的通信信号进行交织；
对经过交织的通信信号进行扩频。
28、根据权利要求15所述的方法，其中，所述进行交织使用高数据速率模式来对经过重复编码的通信信号进行交织。
29、一种对通信信号进行编码的装置，包括：
用于对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度的模块；
用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分的模块；
用于对经过重复编码的通信信号进行交织的模块。
30、根据权利要求29所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特由外部设备使用。
31、根据权利要求29所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特被外部设备忽略。
32、根据权利要求29所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于将重复比特***在经过编码的通信信号的原始比特之间，以减少与进行重复编码相关联的缓冲量。
33、根据权利要求29所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于使用分数步长来选择对哪些比特进行重复，所述分数步长关联于重复比特之间的步长大小，所述步长大小为分数，其中对该分数进行累积直到其超越整数边界。
34、根据权利要求29所述的装置，其中，所述通信信号包括报头和有效载荷。
35、根据权利要求34所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于对经过编码的通信信号的报头进行重复编码。
36、根据权利要求34所述的装置，其中，用于进行重复编码的模块用于对经过编码的通信信号的有效载荷进行重复编码。
37、根据权利要求29所述的装置，其中，所述装置不包括紧接在用于进行编码的模块之前的Reed Solomon(RS)编码器。
38、根据权利要求29所述的装置，其中，由用于进行重复编码的模块执行的重复量通过MAC消息来发送。
39、根据权利要求29所述的装置，其中，由用于进行重复编码的模块执行的重复量在报头中发送。
40、根据权利要求29所述的装置，其中，所述装置是移动电话。
41、根据权利要求29所述的装置，还包括：
第一分支，用于处理所述通信信号，所述第一分支包括用于进行重复编码的模块和用于对经过重复编码的通信信号进行交织的模块；
第二分支，用于处理所述通信信号，所述第二分支包括：
用于对经过编码的通信信号进行删余的模块；
用于对经过删余的通信信号进行交织的模块；
用于对经过交织的通信信号进行扩频的模块；
用于在所述第一分支和所述第二分支之间进行选择的模块。
42、根据权利要求29所述的装置，其中，所述用于进行交织的模块使用高数据速率模式来对经过重复编码的通信信号进行交织。
43、一种对通信信号进行编码的处理器，包括：
编码器，用于对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；
重复编码器，用于对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号的所增加长度的至少一部分；
交织器，用于对经过重复编码的通信信号进行交织。
44、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特由外部设备使用。
45、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器用于将重复比特附加到经过编码的通信信号，所附加的重复比特被外部设备忽略。
46、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器用于将重复比特***在经过编码的通信信号的原始比特之间，以减少与进行重复编码相关联的缓冲量。
47、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器用于使用分数步长来选择对哪些比特进行重复，所述分数步长关联于重复比特之间的步长大小，所述步长大小为分数，其中对该分数进行累积直到其超越整数边界。
48、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述通信信号包括报头和有效载荷。
49、根据权利要求48所述的处理器，其中，所述重复编码器用于对经过编码的通信信号的报头进行重复编码。
50、根据权利要求48所述的处理器，其中，所述重复编码器用于对经过编码的通信信号的有效载荷进行重复编码。
51、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述的处理器不包括紧接在所述编码器之前的Reed Solomon(RS)编码器。
52、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器的重复量通过MAC消息来发送。
53、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述重复编码器的重复量在报头中发送。
54、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述处理器包括在移动电话中。
55、根据权利要求43所述的处理器，还包括：
第一分支，用于处理所述通信信号，所述第一分支包括所述重复编码器和所述交织器；
第二分支，用于处理所述通信信号，所述第二分支包括：
删余器，其耦合到所述编码器并用于对经过编码的通信信号进行删余；
第二交织器，用于对经过删余的通信信号进行交织；
扩频器，用于对经过交织的通信信号进行扩频；
选择器，用于在所述第一分支和所述第二分支之间进行选择。
56、根据权利要求43所述的处理器，其中，所述交织器用于使用高数据速率模式来对经过重复编码的通信信号进行交织。
57、一种编码有用于对通信信号进行编码的指令的机器可读介质，所述指令包括用于进行下述操作的代码：
对所述通信信号进行编码，以增加所述通信信号的长度；
对经过编码的通信信号的一部分进行重复编码，以利用所述通信信号所增加长度的至少一部分；
对经过重复编码的通信信号进行交织。
58、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述进行重复编码的代码包括用于将重复比特附加到经过编码的通信信号的代码，所附加的重复比特由外部设备使用。
59、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述进行重复编码的代码包括用于将重复比特附加到经过编码的通信信号的代码，所附加的重复比特被外部设备忽略。
60、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述进行重复编码的代码包括用于将重复比特***在经过编码的通信信号的原始比特之间，以减少与进行重复编码相关联的缓冲量的代码。
61、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述用于进行重复编码的代码包括用于使用分数步长来选择对哪些比特进行重复的代码，所述分数步长关联于重复比特之间的步长大小，所述步长大小为分数，其中对该分数进行累积直到其超越整数边界。
62、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述通信信号包括报头和有效载荷。
63、根据权利要求62所述的机器可读介质，其中，所述进行重复编码的代码包括用于对经过编码的通信信号的报头进行重复编码的代码。
64、根据权利要求62所述的机器可读介质，其中，所述进行重复编码的代码包括用于对经过编码的通信信号的有效载荷进行重复编码的代码。
65、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述代码不包括用于紧接在所述编码之前进行Reed Solomon(RS)编码的代码。
66、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，由所述进行重复编码执行的重复量通过MAC消息来发送。
67、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，由所述进行重复编码执行的重复量在报头中发送。
68、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述指令在移动电话中执行。
69、根据权利要求57所述的机器可读介质，所述指令还包括：
用于选择第一分支和第二分支中的一个的代码，
其中，所述第一分支包括用于进行所述重复编码和所述交织的代码，所述第二分支包括用于进行下述操作的代码：
对经过编码的通信信号进行删余；
对经过删余的通信信号进行交织；
对经过交织的通信信号进行扩频。
70、根据权利要求57所述的机器可读介质，其中，所述进行交织使用高数据速率模式来对经过重复编码的通信信号进行交织。
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