TWI285490B - Coded modulation method, which takes tailbits and their coding into account - Google Patents

Coded modulation method, which takes tailbits and their coding into account Download PDF

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Description

1285490 A7 A7 ____B7__ 五、發明說明（/ ) [發明的詳細說明] [發明的背景] 本發明關於一種申請專利範圍獨立項那種編碼調變的 方法。 習知技術己有使用編碼調變，其中頻道編碼與調變作 業一作最佳化。與此名詞「編碼調變」相當的還有一個名 稱「多位準編碼」爲習知者。 [本發明的優點] 與之相較具有申請專利範圍獨立項的特徵點的本發明 的編碼調變的方法的優點爲：對於所謂的尾位元（Tailbit)使 用可變的碼速度(Coderat)，該碼速度係調整成使得所存在 的傳輸容量可充分利用。所用傳輸框預設調變符號的最大 値。和習用的方法相較，這點可造成容量最佳地增加。該 尾位元係在編碼器中或在接在前方位元多工器中補充。 此外，本發明的方法可以很有彈性地使用，這是因爲 可使用具有不同數目的調變符號的不同的傳輸模組的緣故 。此外，不需作從發射器到接收器的發信號作業。最後一 點，本發明的方法可以很簡單地實施，這是因爲不需附加 的計算性能的緣故。 利用申請專利範圍附屬項中所述的特點與進一步的發 展·可將申請專利範圍主項中所述的作有利的改良。 特別有利的做法，係將該可變的碼速度(Coderat)利用 —種可變的點組（Punktierung，英:punctuation )達成。「點 組」表示:爲了達成較大的碼速度，有一些位元不隨著一齊 3 本紙張尺i適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) =-0· ·% A7 1285490 五、發明說明（i ) 傳輸。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一種有利的方式，係將該可變的點組圖式 (Punktierungsschemata)儲存在發射器的一個表中以及儲存 在接收器的一個表中，或者經由一種習知的計算規則 (Rechenvorschrift)而知悉，其中該記算規則係爲發射器與 接收器所知道者。 此外，宜將該實用位元用的固定的碼速度及一個預設 的傳輸速度發信號送到該接收器，因此該接收器由此可計 算出該尾碼用的可變碼速度，以便與對所傳輸的資料作同 步化。 另外一種有利的做法係使用一種散列編碼方式 (Faltungscodierung，g:convolution* hash coding)，該 線 散列編碼方式係頻道編碼的一種廣泛使用的技術。在此’ 要計算該編碼的位元的數目，係由該調變符號的數目與該 調變的分段數目m相乘，並除以階段數目η。如此’既有 的傳輸容量可最佳地充分利用。 此外一種有利的做法係，係使一發射器及一接收器具 有實施此本發明的方法用的裝置。 [圖式的簡單說明] 本發明的一實施例在圖式中圖示並在以下的說明中詳 細敘述。圖式中： 第1圖係一個四ASK的分劃(Partitionierung)， 第2圖係本發明的發射器的一方塊圖， 第3圖係本發明的接收器的一方塊圖， 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1285490 B7 發明說明（？ ) 第4圖係本發明的方法的流程圖 [圖號說明] (1) 資料記憶體 (2) 來源編碼器 (3) 位元多工器 (4)(5) 編碼器 ⑻ 功能方塊 ⑺ OFDM調變器 (8) 高頻部件 (9) 天線 (1〇) 天線 (11) 高頻接收部件 (12) 數位部件 (13) 處理機 (14) 聲音放大器 (15) 揚聲器 (16)〜(22) 程序階段 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線 [實施例的說明] 目前發展出30MHz以下的傳輸頻帶用的數位傳輸系統 「數位世界無線電」Digital Radio Mondial (DRM)。人們決 定使用一種多位準編碼方式MLC(Multilevel-Codierung)作 爲頻道編碼。在此，該頻道編碼與該調變作業一同作最佳 化，因此亦稱之爲「編碼調變」。頻道編碼作用把累餘( Redundanz)加到資料，藉這種累餘而檢知傳輸的錯誤，如 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1285490 A7 ________ B7_____ 五、發明說明（1 ) 有必要’並作修正。 在一種具有q進位的信號網路軟體包(尺〇1131€1以丨〇11) 的較高階段的調變方法，該信號字母的値正好爲q。MLC 的基本位置構成該信號字母的分隔的部分量的基礎。該信 號空間代表記號的位址向量的一分量各分配給各分劃步驟 。在此，各分量利用一個自身的碼保護。如果作2m個分段 的信號網路軟體包，則當m = n，則分佈到η個分段中， 對應於位址向量c(=cQ， Cl，........c^)。如果使用一個 64-QAM(四重波幅調變）（Quadraturamplitudenmodulation) ’則該調變的分段數m，舉例而言，不一定等於分段的數 巨。 第1圖顯示一種4-ASK[波幅移動鍵入(Amplitude Shift Keying =波幅鍵控)]。因此在這種4-ASK中，將四種狀態 編碼。資料流的編碼作業係用η個平行的編碼達成，其中 ，該碼C()具有最小的碼速度RQ，換言之，它加入大多的累 餘，並保護該位址向量之有錯誤的位置。在第1圖中，位 在最上方的狀態流束中用塗黑的圓圈標示。然後，經由該 中央的二個狀態流束就達到在一種4-ASK中的可個別地編 碼的狀態。第一階段係爲==〇或1。對應地，該四個塗 黑的圓圈分佈到二個數目流束中，該數目流束具有互相成 互補的塗黑與空白的圓圏。在下方的四個狀態流束中，此 時在一種4-ASK中，該個別的狀態特別編碼成00、01、 10、11 。在此，該狀態〇〇在最左邊有一個塗黑的圓圏 ，然後跟著三個空白的圓圈。狀態01從左開始在第三個位 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1285490 A7 _— B7 五、發明說明（t ) 置有一個塗黑的圓圈。狀態1〇從左開始在第二個位置有一 個塗黑的圓圏’而該狀態11在最右邊有一個塗黑的圓圈。 其餘的位置係用空白的圓圈表示〇 。 第2圖中顯示本發明的發射器的一方塊圖。在資料記 憶體（1)中含有資料，這些資料係要用本發明的發射器發射 者。但在此處，其他的資料來源也可用。這些資料從該資 料記憶體（1)傳輸到一個來源編碼器(2)，該來源編碼器(2) 作一種來源編碼作業，以將所要傳輸的資料的量減少。然 後將如此作了來源編碼的資料隨實用位元(Nutzb⑴傳輸到 一個位元多工器(3)，該位元多工器(3)將資料流分配到^條 並聯的導線。各有一個編碼器接到各條導線圏(這η條導線 各用0〜η- 1編號），該編碼器將資料流之—(qQ，qi ••…qn) 作頻道編碼。舉例而言，在此處顯示在導線(〇)中的一編碼 器(5)以及在導線(η- 1)中的一編碼器(4)。信號CQ，或Cn-1 在該各編碼器的輸出端。編碼器(4)與(5)利用一種一種散列 編碼方式作頻道編碼，並再將「累餘」加到該實用位元， 其中另外將所謂的「尾位元」接到該實用位元，以使該編 碼器(4)與(5)呈散列編碼器形式轉變到一定的終狀態。這種 編碼器(4)與(5)具有移位暫存器(Schieberegister)，該移位暫 存器各依編碼而接線。尾位元(此處爲邏輯0)用於使該編碼 器(4)與(5)在編碼作業結束時，以及隨後在接收器中該解碼 器在解碼作業結束時，都在一定的狀態，此狀態可檢知： 在編碼器(4)與(5)或解碼器中的所有位元都是邏輯0。 又，這種尾位元以一種碼速度施加，但依本發明，此 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 1285490 五、發明說明（έ ) 處該碼速度係可變者。這種可變的碼速度調整成使可用的 現成傳輸容量(它係由傳輸框定義)可完全利用。 此處「可變」表示:該尾位元的碼速度對各階段可以不 同。藉著尾位元可變的數目，可使編碼的位元的數目（這是 該編碼的實用位元加上該編碼的尾位元)對於該編碼圖式的 各階段都相同。此外，該編碼的位元的數目等於調變符號 的數目乘以調變的分段數m並除以階段數目η。在4-或8-ASK的場合，m = η ，因此該編碼的位元的數目等於調變 符號的數目。但在一種64-QAM的場合，可爲m = 6 ，η =3 ，因此該編碼的位元的數目等於調變符號的數目的兩 倍。 如此所作頻道編碼的資料隨即在方塊(6)與信號空間點 相關聯，俾隨後產生各調變符號。 在個別的編碼器(4)與(5)使用具有點組的散列碼當作分 量碼(Komponentencode)。因此該碼速度可互相設定，以達 成儘可能最好的傳輸功率。這些用點組標示的碼的週期相 當於碼速度的除數(Nenner，英：divisor)。舉例而言，碼 4/5在有四個輸入位元時正好有五個輸出位元。因此輸出 位元的週期爲5 ’因爲不可能有更小數目的輸出出位元， .以保持此位元速度。在此種MLC，對於各階段使用另一種 碼速度。爲了確保在所有的編碼器(4)與(5)的輸出端的位元 數目相同，故該數目須對應地可變。但這點只適用於尾位 元，因爲實用位元用的碼速度保持相同。藉著改變尾位元 的碼速度，可以影響碼速度的數目。在此，我們係由該位 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 1285490 __B7 _ 五、發明說明（7 ) 元的一個最大碼速度著手，該碼速度被減小(亦即有附加的 冗餘加入），以作匹配（Anpassung )。在此，尾位元的碼速 度的値對每一個階段須以該種量減少，俾在各階段中產生 輸出位元，且該輸出位元相當於調變符號的數目乘以m再 除以η。該尾位元的數目可經由該點組圖表而固定到某一 範圍中的各個値。 以下的實例將說明其應用。當使用具有記憶長度6的 散列碼時，需要六個尾位元，以使編碼信號(4)或(5)變到一 定的終狀態。對於各傳輸框，要達到這種終狀態，以防止 在接收器中解碼時，錯誤傳播開來的情事。尾位元可在該 解碼器(4)與(5)或在該位元多工器(3)中補充。作爲基礎者 ，有一個8-ASK用於作m = 3階段的調變，以及η = 5階 段的MLC。如果該尾位元的基本碼速度爲2/3碼位元， 則所產生的新編碼的位元好相當於編碼器輸入端的六個零（ 尾位元）。如果在一個傳輸框中有200個調變符號，則在理 想的情形產生200個編碼的位元/每個階段。如果我們由此 減去新的尾位元的最小數目，則產生191個編碼的實用位 元/每個階段，這是每個階段的最大可能的數目。如果對每 個階段觀察週期，則發現，對於碼速度1/3的階段0正好 .產生189個編碼的位元(相當於碼速度63個實用位元），因 而需要11個尾位元。對於碼速度2/3的階段1，正好有 189個編碼的位元(相當於在當前碼速度126個實用位元的 場合），因此，同樣地需要11個尾位元。在階段2有190 個編碼的位元，碼速度4/5(相當於152個實用位元），因此 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1285490 A7 _ B7__ 五、發明說明（3 ) 需要10個尾位元。這些階段的尾位元的碼速度，對於階段 〇與階段1係從基本碼速度2/3到6/11變化，對於階段2 係爲6/10。如此所有的調變符號都帶有編碼的位元。由這 種計算得出:有341個實用位元被傳輸，這點比起傳統的方 法來，其容量增加了不少。在此產生了 568個編碼的位元 ，這相當於341個實用位元。在編碼速度4/5與2/3的傳 統方法的場合，可能需要選擇一種編碼的位元的數目以及 實用位元的數目，此數目要能被3除盡。如今利用這種可 變的碼速度，可以達到編碼的位元的最佳値。 然後，在第2圖中將如此所編碼的調變符號從該功能 方塊（6)傳輸到一個 OFDM(orthogonal frequency division multiplex ，直交頻率除法多工)調變器⑺，該OFDM調變 器(7) OFDM調變器(7)將個別的調變符號分佈到相鄰近的 頻率載波上，該頻率載波係互相成直交(orthogonal)者。然 後將如此所產生的OFDM信號在一個類比式高頻部件(8)中 混波、放大、然後用一天線(9)發射出去。 在第3圖顯示一個本發明的接收器的方塊圖。一支用 於接收該OFDM信號的天線（1〇)接到一個高頻接收部件 (11)。該高頻接收部件（11)將接收到的信號轉換成一種中間 .頻率、將它放大、並濾波。此外，該高頻接收部件（11)將 此信號傳輸到一個數位部件（12)，該數位部件（12)將接收到 的信號數位化並作OFDM解調變作業。然後將如此所得到 的調變符號用一處理機（13)解調變並送入一資料流中，該 資料流被該處理機（13)轉換成類比信號，然後該類比信號 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1285490 A7 ____B7___ 五、發明說明（f ) 用聲音放大器（14)，以便最後用揚聲器（15)再生。此處另一 種變更方式，也可將該多媒體資料接收，然後將該多媒體 資料用光學方式再生。此外，發射器發信號告知接收器:該 實用位元的頻道解碼用的碼速度以及該傳輸速度如何。因 此，該接收器遂可決定尾位元的各可變的碼速度。 在第4圖中以流程圖形式顯示本發明的方法。在方法 步驟（16)中資料由資料記憶體（1)提供，並利用該來源編碼_ 器(2)作來源編碼。在方法步驟（17)中，如此所產生的資料 流利用位元多工器(3)分配到平行進行的資料流中。在方法 步驟（18)中，個別的編碼器作頻道編碼，其中，該實用位 元用一種固定的碼速度編碼，而尾位元用可變的碼速度編 碼，該可變的碼速度係依個別的編碼器(4)與(5)的輸出位元 的數目是否與調變符號的數目一致而定。這點係利用各階 段的的尾位元的所謂的點組圖示而達成。在方法步驟（20) 中，在功能方塊(6)中，信號空間點與如此所產生的作了頻 道編碼的資料相關聯，以產生高變符號。在方法步驟(21) 中，該調變符號作一種OFDM調變作業，而在方法步驟 (22)中將該OFDM信號放大或發送。在此，另外還將實用 位元用固定碼速度以及傳輸速度從發射器發信號傳送到該 ，接收器，因此該接收器可利用接收到的資料計算該可變的 碼速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 1·一種將數位資料作編碼調變的方法，其中該編碼的 資料具有實用位元，其中該編碼調變作業以多階段方式實 施，其特徵在於：該用於編碼調變的實用位元分配到 的is號流中，各信號流用各一編碼器(4)(5)作頻道編碼，宜 中’該實用位元以至少一種固定的碼速度作頻道編碼，該 實用位元用尾位元補充，該尾位元在各編碼器(4)(5)中以一 種可變的編碼速度作頻道編碼，以達到各編碼器(4)(5)的預 定位元數，因此所有的平行編碼的信號流得到相同的位元 數’且該頻道編碼的資料與信號空間相關聯，以產生調變 符號。 2·如申請專利範圍第1項的方法，其中:該尾位元的可 變的碼速度利用可變的點組達成。 3·如申請專利範圍第2項的方法，其中:將所有可能的 點組圖式告知一發射器及各接收器。 4_如申請專利範圍第2項的方法，其中:將尾位元的所 有可能的點組圖式計算，其中該計算方法係爲一發射器及 各接收器所知悉者。 5·如申請專利範圍第3或第4項的方法，其中:將該固 定的碼速度及一傳輸速度發信號給該接收器。 6·如申請專利範圍第1或第2項的方法，其中:使用一 種散列編碼作頻道編碼。 7_如申請專利範圍第1或第2項的方法，其中:該編碼 的位元的數目係利用調變符號的數目乘以調變的階段數m 再除以階段數目而產生。 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1285490 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8. —種用於實施申請專利範圍第1項的方法的發射器 ’其中:該發射器有一個多工器(3)以將實用位元分配到多數 解碼器(4)(5)的信號流中，並有關聯手段以將該編碼的資料 和信號空間點相關聯，其中該解碼器(4)(5)的速度和調變的 階段數目相當。 9· 一種用於實施申請專利範圍第1項的方法的接收器 ’其中··該接收器有評定手段以以評定該發信號的部件 (12)(13)、及解調手段以將調變符號解調、以及頻率編碼手 段以作頻率編碼。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) :裝 訂-- 線 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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