TWI685214B - 解碼裝置及解碼方法 - Google Patents
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Abstract
本案揭示一種解碼裝置,解碼裝置包含有一遞迴次數計算單元,用來接收對應於一封包內的多個封包參數,根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數;以及根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及一遞迴式解碼器,耦接於該遞迴次數計算單元,用來根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼。
Description
本案係指一種解碼裝置及解碼方法,尤指一種可有效調整遞迴次數的解碼裝置及解碼方法。
錯誤更正碼為通訊系統之接收端中不可或缺的一環。習知錯誤更正碼解碼器(如低密度奇偶檢查碼解碼器或渦輪碼解碼器)皆需要遞迴式解碼運算,其解碼效能會隨著遞迴次數增加而改善。現有技術已發展出根據通道狀況或訊雜比適時增加解碼器之遞迴次數,以增進其效能。
然而,在許多通訊技術中,接收端的延遲時間(latency)是必須被限制的。接收端必須要在此通訊系統的傳輸延遲時間限制內,完成接收封包的處理程序,甚至回傳確認(Acknowledgement,ACK)封包,以完成一次完整的傳送接收流程。另一方面,每個封包所承載的資料量(Payload)大小不同,若僅根據訊雜比調整解碼器之遞迴次數,可能造成過長的解碼延遲,而不利於通訊技術的正常運作。
因此,如何有效控管解碼延遲,成為業界所努力的目標之一。
因此,本案之主要目的即在於提供一種可有效調整遞迴次數的解碼裝置及解碼方法,以改善習知技術的缺點。
本案揭露一種解碼裝置,包含有一遞迴次數計算單元,用來接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元,每一符元包括至少一碼字;以及根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及一遞迴式解碼器,耦接於該遞迴次數計算單元,用來根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼。
本案揭露一種解碼裝置,包含有一遞迴式解碼器,接收一封包的一第一碼字及一第一遞迴時間上限,根據該第一遞迴時間上限對該第一碼字進行解碼;一提前終止判斷單元,用來判斷該遞迴式解碼器對該第一碼字進行解碼的過程是否需要提前終止,當該提前終止判斷單元判斷該第一碼字的解碼過程需要提前終止時,該提前終止判斷單元輸出對應於該第一碼字的一第一實際解碼時間,其中該第一實際解碼時間小於該第一遞迴時間上限;以及一遞迴次數計算單元,取得一預設遞迴時間上限,用來計算對應於一第二碼字的一第二遞迴時間上限,該第二遞迴時間上限為該預設遞迴時間上限加上一剩餘時間差,該剩餘時間差為該第一遞迴時間上限減去該第一實際解碼時間。
本案揭露一種解碼方法,應用於一解碼裝置,該解碼方法包括接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元,每一符元包括至少一碼字;根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一
碼字進行解碼。
10、60‧‧‧解碼裝置
12、62‧‧‧遞迴次數計算單元
14、64‧‧‧遞迴式解碼器
20、30、40、70‧‧‧解碼流程
202~206、302~308、402~408、702~708‧‧‧步驟
Bn‧‧‧遞迴時間上限
CF‧‧‧控制欄位
cw‧‧‧碼字
dd‧‧‧解碼後資料
DF‧‧‧資料欄位
ICW‧‧‧遞迴次數
PKT‧‧‧封包
PMPKT‧‧‧封包參數
Tn-1‧‧‧實際解碼時間
第1圖為根據本案一實施例所繪示之解碼裝置之示意圖。
第2圖為根據本案一實施例所繪示之解碼流程之示意圖。
第3圖為根據本案一實施例所繪示之解碼流程之示意圖。
第4圖為根據本案一實施例所繪示之解碼流程之示意圖。
第5圖為一封包的封包格式(Packet Format)示意圖。
第6圖為根據本案一實施例所繪示之解碼裝置之示意圖。
第7圖為根據本案一實施例所繪示之解碼流程之示意圖。
第8圖為根據本案一實施例所繪示之實際解碼時間與預設遞迴時間上限之示意圖。
第1圖為根據本案一實施例所繪示之解碼裝置10之示意圖,第2圖為根據本案一實施例所繪示之解碼流程20之示意圖。解碼裝置10可設置於一通訊系統的接收裝置中,該通訊系統可為LTE或WLAN系統,而不限於此。接收裝置可接收通訊系統的一封包PKT,如第5圖所示,封包PKT包括一控制欄位(Control Field)CF以及一資料欄位(Data Field)DF。另外,封包PKT中可包含多個符元(Symbol),而每一符元可為可為正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)符元,其包含至少一碼字(codeword)cw。解碼裝置10用來對於資料欄位DF中的多個碼字cw進行解碼,以產生其對應的解碼後資料dd。碼字cw可為低密度奇偶檢查碼(Low Density Parity Check Code,LDPC
Code)、渦輪碼(Turbo Code)或其他需要遞迴式解碼的錯誤更正碼(Error Correcting Code,ECC)。解碼裝置10可根據封包PKT所承載的資料量(Payload)大小,調整對封包PKT內碼字cw進行解碼時的遞迴次數,以有效控管解碼裝置10因解碼所產生的延遲(Latency)。
解碼裝置10包括一遞迴次數計算單元12以及一遞迴式解碼器14,遞迴次數計算單元12接收對應於封包PKT內的多個封包參數PMPKT,並根據多個封包參數PMPKT,計算一符元內碼字個數NCW(步驟202);遞迴次數計算單元12根據符元內碼字個數NCW,計算一遞迴次數ICW(步驟204)。遞迴式解碼器14耦接於遞迴次數計算單元12以接收遞迴次數ICW,遞迴式解碼器14根據遞迴次數ICW,對封包PKT中資料欄位DF內一碼字cw進行解碼(步驟206)。符元內碼字個數NCW可為平均位於單一符元內的碼字個數,遞迴次數ICW可為遞迴式解碼器14對碼字cw進行解碼時的一遞迴次數上限,即遞迴式解碼器14最多只能對碼字cw進行ICW次迭代解碼運算。
步驟202的多個封包參數PMPKT可包括封包PKT的一封包時間長度Ttime、一保護間隔(Guard Interval)長度NGI、資料欄位DF中封包PKT所承載資料的一資料長度Npld、一封包內位元數Navbit、一符元區間TSYM或是一調變編碼模式指標(Modulation Coding Scheme Index)MCS。多個封包參數PMPKT可由接收裝置對控制欄位CF中的控制資訊進行解碼或加以計算後所得到。以WLAN通訊系統為例,封包時間長度Ttime、保護間隔長度NGI、資料長度Npld可由接收裝置對控制欄位CF中相關於SIG/SIG-A/SIG-B欄位進行解碼後得到。以LTE通訊系統為例,多個封包參數PMPKT可由接收裝置對控制欄位物理下行控制通道(physical downlink control channel,PDCCH)中相關於下行控制資訊(downlink control
information,DCI)的欄位進行解碼後得到。
於一實施例中,針對封包PKT,遞迴次數計算單元12可根據多個封包參數PMPKT決定對應於封包PKT的一遞迴次數ICW_PKT,遞迴次數ICW_PKT適用於封包PKT內所有的碼字cw;而針對另一封包PKT’,遞迴次數計算單元12可根據多個封包參數PMPKT’決定對應於封包PKT’的另一遞迴次數ICW_PKT’,遞迴次數ICW_PKT’適用於封包PKT’內所有的碼字cw。
第3圖繪示解碼裝置10所執行的一解碼流程30,解碼流程30可產生對應於封包PKT的遞迴次數ICW_PKT,其包括以下步驟:
步驟302:根據封包PKT的多個封包參數PMPKT計算一封包內碼字個數NCW_PKT以及一封包內符元個數NSYM_PKT。
步驟304:根據封包內碼字個數NCW_PKT及封包內符元個數NSYM_PKT,計算對應於該封包的一符元內碼字個數NCW_AVE_PKT。
步驟306:根據符元內碼字個數NCW_AVE_PKT計算對應於封包PKT的一遞迴次數ICW_PKT。
步驟308:根據遞迴次數ICW_PKT,對封包PKT中資料欄位DF內的所有碼字cw進行解碼。
以WLAN系統為例,於步驟302中,遞迴次數計算單元12可根據多個封包參數PMPKT中的封包時間長度Ttime及保護間隔長度NGI,計算出封包PKT內的OFDM符元個數,即封包內符元個數NSYM_PKT,另外,遞迴次數計算單元12可根據資料長度Npld、封包內位元數Navbit、一編碼率R以及表I取得於封包PKT內的碼字個數,即封包內碼字個數NCW_PKT。其中,遞迴次數計算單元12可根據調變編
碼模式指標MCS以及表II取得編碼率R。其中,代表天花板函數或無條件進位運算。
於步驟306中,遞迴次數計算單元12可根據OFDM符元區間TSYM及符元內碼字個數NCW_AVE_PKT,計算封包PKT中每一碼字cw平均可分配到的碼字解碼時間TCW_AVE_PKT為。接著,遞迴次數計算單元12根據碼字解碼時間TCW_AVE_PKT及一單次遞迴時間Titr,計算對應於封包PKT的遞迴次數ICW_PKT為或,其中代表地板函數或無條件捨去運算,單次遞迴時間Titr為單次迭代解碼運算所耗費的時間,其可由離線計算、電路設計過程或量測而得。
於步驟308中,遞迴式解碼器14以遞迴次數ICW_PKT作為對封包PKT中每一碼字cw行遞迴式解碼時的遞迴次數上限。舉例來說,假設ICW_PKT=10,遞迴式解碼器14可對每一碼字cw皆進行10次迭代解碼運算,或對每一碼字cw皆進行最多10次迭代解碼運算。換句話說,即使遞迴式解碼器14已對一碼字cwn進行10次迭代解碼運算仍無法成功解碼,遞迴式解碼器14需放棄對碼字cwn進行解碼而需對下一碼字cwn+1進行解碼,另一方面,即使碼字cwn僅耗費4次迭代解碼運算及可成功解碼,解碼裝置10仍需等待6個單次遞迴時間Titr才能再對下一碼字cwn+1進行解碼。
於另一實施例中,遞迴次數計算單元12可針對封包PKT內第i個符元(即特定符元),根據多個封包參數PMPKT決定對應於第i個符元的一遞迴次數ICW_SYM_i,遞迴次數ICW_SYM_i適用於第i個符元內所有的碼字cw。
第4圖繪示解碼裝置10所執行的一解碼流程40,解碼流程40可產生對應於第i個符元的遞迴次數ICW_SYM_i,其包括以下步驟:
步驟402:根據該多個封包參數PMPKT取得一符元內編碼位元數NCBPS以及一碼字內位元個數LCB。
步驟404:根據符元內編碼位元數NCBPS及碼字內位元個數LCB,計算對應於封包PKT內第i個符元的一符元內碼字個數NCW_SYM_i。
步驟406:根據符元內碼字個數NCW_SYM_i計算遞迴次數ICW_SYM_i。
步驟408:根據遞迴次數ICW_SYM_i,對封包PKT內第i個符元內的所有碼字cw進行解碼。
以WLAN系統為例,於步驟402中,符元內編碼位元數NCBPS代表每一個OFDM符元所載之編碼的資料位元數(Coded Bits per Symbol),遞迴次數計算單元12可根據調變編碼模式指標MCS及表II取得第i個OFDM符元中每個子載波所傳送的位元數BBPSCS,計算符元內編碼位元數NCBPS為NCBPS=BBPSCS.NSD.NSS,其中NSD代表第i個OFDM符元的資料子載波(Data Sub-carrier)個數,NSS代表空間串流(Spatial Stream)的個數。接著,遞迴次數計算單元12可計算封包PKT內總共所傳送的位元數Navbit(即封包內位元數Navbit)為Navbit=NCBPS.NSYM_PKT,其中封包內符元個數NSYM_PKT的計算方式可參考步驟302。最後,遞迴次數計算單元12可計算封包PKT內每個碼字cw平均分配到的位元數LCB
(即碼字內位元個數LCB)為,其中,封包PKT中平均符元內碼字個數NCW_AVE_PKT的計算方式可參考步驟304。
於步驟404中,遞迴次數計算單元12可計算封包PKT內第i個符元平均需承載的碼字個數NCW_SYM_i(即符元內碼字個數NCW_SYM_i)為NCW_SYM_i=或,其中NCBPS+Nres_i可代表欲編碼於第i個符元中的一總和位元數,剩餘位元數Nres_i代表第(i-1)個符元(即先前符元,其為特定符元的前一個符元)中所有位元經過編碼成碼字cw後所剩餘的位元數,即未被編碼於第(i-1)個符元之碼字cw中的位元數,剩餘位元數Nres_i可表示為Nres_i ,其中i=1...NSYM_PKT。
類似於步驟306,遞迴次數計算單元12於步驟406中可計算計算第i個符元中每一碼字cw平均可分配到的碼字解碼時間TCW_SYM_i為TCW_SYM_i=,並計算對應於第i個符元的遞迴次數ICW_SYM_i為或
。
類似於步驟308,遞迴式解碼器14於步驟408中以遞迴次數ICW_SYM_i為對第i個符元中每一碼字cw行遞迴式解碼時的遞迴次數上限。
由上可知,解碼裝置10可執行解碼流程30,以針對每個封包調整其對應的遞迴次數;解碼裝置10可執行解碼流程40,以針對每個符元調整其對應的遞迴次數。相較於解碼流程30,解碼流程40調整遞迴次數的機制更具彈性,
其可在長封包或通道多變的環境中,展現更佳的性能。
更進一步地,本案的解碼裝置另可針對每個碼字調整其對應的遞迴次數。請參考第6圖,第6圖為根據本案一實施例所繪示之解碼裝置60之示意圖。簡單來說,假設封包PKT中資料欄位DF的第(n-1)個碼字cwn-1對應一遞迴時間上限Bn-1,解碼裝置60可觀察在對碼字cwn-1進行解碼的過程中是否需佔用到整個Bn-1的時間,若否(即提前終止對碼字cwn-1的解碼過程),解碼裝置60可將碼字cwn-1未用到的剩餘時間分配給碼字cwn來進行解碼,而碼字cwn即可獲得較充裕的解碼時間。若封包PKT中資料欄位DF的所有碼字皆可提前終止,即可大符縮短因解碼所造成的時間延遲。
解碼裝置60包括一遞迴次數計算單元62、一遞迴式解碼器64以及一提前終止判斷單元66。對資料欄位DF的第1個碼字cw1來說,遞迴式解碼器64可接收對應於碼字cw1的一遞迴時間上限B1,並根據遞迴時間上限B1對碼字cw1進行解碼,其中遞迴時間上限B1可為一預設遞迴時間上限B0,即B1=B0,而預設遞迴時間上限B0可透過執行解碼流程30或解碼流程40而得(即B0=ICW_PKT.Titr或B0=ICW_SYM_i.Titr),或預設遞迴時間上限B0可依照實際狀況而定。提前終止判斷單元66用來判斷遞迴式解碼器64對碼字cw1進行解碼的過程是否需要提前終止(Early Termination),當提前終止判斷單元66判斷碼字cw1的解碼過程需要提前終止時,提前終止判斷單元66輸出對應於碼字cw1的一實際解碼時間T1,而實際解碼時間T1小於遞迴時間上限B1,即T1<B1。遞迴次數計算單元62取得預設遞迴時間上限B0,並計算對應於資料欄位DF的第2個碼字cw2的一遞迴時間上限B2為B2=B0+△T1,其中剩餘時間差△T1為△T1=B1-T1。而遞迴式解碼器64可根據遞迴時間上限B2對碼字cw2進行解碼,若碼字cw2解碼的過程中可提前終止,遞迴
次數計算單元62可將剩餘時間差△T2(△T2=B2-T2,T2為碼字cw2的實際解碼時間)分配給第3個碼字cw3,即對應於碼字cw3的一遞迴時間上限B3為B3=B0+△T2,以此類推。其中碼字cw1~cw3的實際解碼時間T1~T3與預設遞迴時間上限B0的相對關係圖繪示於第8圖,由第8圖可知,碼字cw1、cw2的剩餘時間差△T1、△T2可留給碼字cw3解碼時使用,而碼字cw3可具有較長的遞迴時間上限B3/實際解碼時間T3。
關於解碼裝置60可歸納成一解碼流程70,其繪示於第7圖。解碼裝置60/遞迴次數計算單元62可事先取得預設遞迴時間上限B0後再執行解碼流程70。當遞迴式解碼器64根據遞迴時間上限Bn-1對碼字cwn-1進行解碼(步驟702)時,提前終止判斷單元66判斷遞迴式解碼器64對碼字cwn-1進行解碼的過程是否需要提前終止(步驟704),若是,提前終止判斷單元66輸出對應於碼字cwn-1的實際解碼時間Tn-1(步驟706),而遞迴次數計算單元62計算對應於碼字cwn的遞迴時間上限Bn為Bn=B0+△Tn-1,其中剩餘時間差△Tn-1為△Tn-1=Bn-1-Tn-1(步驟708)。另外,當遞迴次數計算單元62取得遞迴時間上限Bn後,可根據單次遞迴時間Titr將遞迴時間上限Bn轉換成對應於碼字cwn的遞迴次數上限In。
於一實施例中,提前終止判斷單元66可包括一循環冗餘校驗單元(未繪示於第6圖)。循環冗餘校驗單元用來對一解碼遞迴結果進行循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check,CRC),並產生一校驗結果。該解碼遞迴結果為遞迴式解碼器64對碼字cw(如cwn-1)進行一單次迭代解碼運算後的結果。當校驗結果顯示該解碼遞迴結果無誤時,提前終止判斷單元66判斷碼字cw(如cwn-1)可提前終止。
另外,除了循環冗餘校驗之外,提前終止判斷單元66亦可利用位元節點提前終止機制(Bit Node Early Termination)或其他提前終止機制來決定是否需要提前終止機制。LDPC碼的提前終止機制為本領域技術人員所公知,故於此不再贅述。
綜上所述,本案的解碼裝置可以封包為單位、以符元為單位或以碼字為單位,動態地調整對碼字解碼的遞迴次數。相較於現有技術,本案可有效控管因解碼所造成的延遲。
10‧‧‧解碼裝置
12‧‧‧遞迴次數計算單元
14‧‧‧遞迴式解碼器
cw‧‧‧碼字
dd‧‧‧解碼後資料
ICW‧‧‧遞迴次數
PMPKT‧‧‧封包參數
Claims (10)
- 一種解碼裝置,包含有:一遞迴次數計算單元,用來執行以下步驟:接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元;以及根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及一遞迴式解碼器,耦接於該遞迴次數計算單元,用來根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼;其中,該遞迴次數計算單元根據該封包的該多個封包參數計算一封包內碼字個數以及一封包內符元個數,該遞迴次數計算單元根據該封包內碼字個數及該封包內符元個數計算對應於該封包的一第一符元內碼字個數,其中該第一符元內碼字個數代表該封包中一符元平均需承載的碼字個數。
- 如請求項1的解碼裝置,其中該遞迴次數計算單元根據該第一符元內碼字個數計算對應於該封包的一第一遞迴次數,該遞迴式解碼器根據該第一遞迴次數,對該封包中該資料欄位內的所有碼字進行解碼。
- 如請求項2的解碼裝置,其中該遞迴次數計算單元根據一符元區間及該第一符元內碼字個數,計算對應於該封包的一第一碼字解碼時間,並根據該第一碼字解碼時間及一單次遞迴時間,計算該第一遞迴次數。
- 如請求項1的解碼裝置,其中該遞迴次數計算單元計算該第一符元內碼字個數相關於該封包內碼字個數相對於該封包內符元個數的一比值。
- 一種解碼裝置,包含有:一遞迴次數計算單元,用來執行以下步驟:接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元;以及根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及一遞迴式解碼器,耦接於該遞迴次數計算單元,用來根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼;其中,該遞迴次數計算單元根據該多個封包參數取得一符元內編碼位元數以及一碼字內位元個數,該遞迴次數計算單元根據該符元內編碼位元數及該碼字內位元個數,計算對應於該封包內一特定符元的一第二符元內碼字個數。
- 如請求項5的解碼裝置,其中該遞迴次數計算單元根據該第二符元內碼字個數計算一第二遞迴次數,該遞迴式解碼器根據該第二遞迴次數,對該封包中該特定符元內的所有碼字進行解碼。
- 如請求項5的解碼裝置,其中該遞迴次數計算單元計算該第二符元內碼字個數相關於一總和位元數相對於該碼字內位元個數的一比值,其中該總和位元數為該符元內編碼位元數與一剩餘位元數的一總和,該剩餘位元數為未被編碼於該特定符元之一先前符元中至少一碼字的一位元數。
- 一種解碼裝置,包含有:一遞迴式解碼器,接收一封包的一第一碼字及一第一遞迴時間上限,根據 該第一遞迴時間上限對該第一碼字進行解碼;一提前終止判斷單元,用來判斷該遞迴式解碼器對該第一碼字進行解碼的過程是否需要提前終止,當該提前終止判斷單元判斷該第一碼字的解碼過程需要提前終止時,該提前終止判斷單元輸出對應於該第一碼字的一第一實際解碼時間,其中該第一實際解碼時間小於該第一遞迴時間上限;以及一遞迴次數計算單元,取得一預設遞迴時間上限,用來計算對應於一第二碼字的一第二遞迴時間上限,該第二遞迴時間上限為該預設遞迴時間上限加上一剩餘時間差,該剩餘時間差為該第一遞迴時間上限減去該第一實際解碼時間。
- 一種解碼方法,應用於一解碼裝置,該解碼方法包括:接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元;根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼;其中,根據該多個封包參數計算該符元內碼字個數的步驟包括:根據該封包的該多個封包參數計算一封包內碼字個數以及一封包內符元個數;以及根據該封包內碼字個數及該封包內符元個數計算對應於該封包的一第一符元內碼字個數,其中該第一符元內碼字個數代表該封包中一符元平均需承載的碼字個數。
- 一種解碼方法,應用於一解碼裝置,該解碼方法包括: 接收對應於一封包內的多個封包參數,並根據該多個封包參數,計算一符元內碼字個數,其中該封包包括多個符元;根據該符元內碼字個數,計算一遞迴次數;以及根據該遞迴次數,對該封包中一資料欄位內一碼字進行解碼;其中,根據該多個封包參數計算該符元內碼字個數的步驟包括:根據該多個封包參數取得一符元內編碼位元數以及一碼字內位元個數;以及根據該符元內編碼位元數及該碼字內位元個數,計算對應於該封包內一特定符元的一第二符元內碼字個數。
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