СОГЛАСОВАНИЕ СКОРОСТИ КОЛЬЦЕВОГО БУФЕРА ДЛЯ ПОЛЯРНЫХ КОДОВ Российский патент 2020 года по МПК H03M13/13 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке № 62/457,665, поданной 10 февраля 2017, озаглавленной ʺSystems and Methods for Rate Matching for Polar Codesʺ, содержание которой включено посредством ссылки в настоящий документ.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее раскрытие относится к полярным кодам и, в частности, согласованию скоростей для полярных кодов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Полярные коды, предложенные Ариканом (Arikan) [1], являются первым классом конструктивных схем кодирования, для которых доказуемо достигается симметричная пропускная способность дискретных двоично-входных каналов без памяти с декодером низкой сложности с последовательным удалением (SC). Однако производительность конечной длины полярных кодов при SC не является конкурентоспособной по сравнению с другими современными схемами канального кодирования, такими как коды с малой плотностью проверок на четность (LDPC) и турбо-коды. Позже был предложен декодер списка SC (SCL) в [2], который может приближаться к производительности оптимального декодера максимума правдоподобия (ML). Путем конкатенации простого кодирования с циклическим контролем избыточности (CRC), было показано, что эффективность конкатенированного полярного кода является конкурентоспособной с таковой для хорошо-оптимизированных LDPC и турбо-кодов. В результате, полярные коды рассматриваются в качестве кандидата для будущих систем беспроводной связи пятого поколения (5G).

[0004] Основная идея полярного кодирования заключается в преобразовании пары одинаковых двоично-входных каналов в два отдельных канала различного качества, один лучше и один хуже, чем исходный двоично-входной канал. Путем повторения такой операции попарной поляризации на наборе из 2^M независимых использований двоично-входного канала, может быть получен набор из 2^М ʺбитовых каналовʺ различного качества. Некоторые из этих битовых каналов являются почти идеальными (т.е. без ошибок), в то время как остальные из них практически бесполезны (то есть, полностью зашумленные). Дело в том, чтобы использовать почти идеальный канал для передачи данных в приемник при настройке входа бесполезных каналов так, чтобы иметь фиксированные или замороженные значения (например, 0), известные приемнику. По этой причине, такие входные биты для практически бесполезного и почти идеального канала обычно называют, соответственно, замороженными битами и незамороженными (или информационными) битами. Только незамороженные биты используются для переноса данных в полярном коде. Загрузка данных в нужные местоположения информационных битов имеет прямое влияние на эффективность полярного кода. Иллюстрация структуры полярного кода длиной 8 показана на фиг. 1.

[0005] Фиг. 2 иллюстрирует маркировку промежуточных информационных битов , где ,N} и во время полярного кодирования с N=8. Промежуточные информационные биты связаны следующим уравнением:

, если ,

, если

для и , при в качестве информационных битов, и в качестве кодовых битов, для .

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы с существующими решениями

[0006] Основное ограничение общепринятых полярных кодов заключается в том, что длина кодового слова или длина кода должна быть степенью двух. Выкалывание кодированных битов (то есть, пропуск некоторых кодированных битов без их передачи) является естественным способом для поддержания гранулярности длины кодового слова, требуемой на практике. Кроме того, когда требуемая длина кодового слова лишь чуть больше степени двух, более практичным является просто повторить некоторые из кодированных битов вместо того, чтобы требовать от приемника работать с удвоенной длиной кодового слова, что, в свою очередь, увеличивает задержку и потребление мощности и налагает более жесткое требование для аппаратных средств по скорости обработки и памяти. Такой процесс генерации кодовых слов с любой требуемой длиной (как правило, через выкалывание или повторение) называется процессом согласования скорости. Пока неясно, как выкалывание и повторение полярно-кодированных битов должно выполняться эффективным образом при поддержании близкой к оптимальной производительности.

Краткое описание некоторых вариантов осуществления настоящего раскрытия/решения

[0007] В настоящем документе предложены способы для выполнения согласования скорости для полярных кодов посредством кольцевой буферизации полярно-кодированных битов. Варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, относятся к способу работы передающего узла в беспроводной системе, включающему в себя выполнение полярного кодирования набора информационных битов в соответствии с полярной последовательностью длиной N_B, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов. Способ может дополнительно включать в себя перемежение кодированных битов, чтобы тем самым обеспечивать последовательность перемеженных кодированных битов; и сохранение последовательности перемеженных кодированных битов в кольцевом буфере длиной N_B. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ может дополнительно включать в себя извлечение N кодированных битов для передачи из кольцевого буфера. N может быть больше, равно или меньше, чем N_B.

[0008] Другой вариант осуществления настоящего раскрытия направлен на передающий узел, сконфигурированный с возможностью выполнения полярного кодирования набора информационных битов в соответствии с полярной последовательностью длиной N_B, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов. Передающий узел может быть сконфигурирован с возможностью перемежать кодированные биты, чтобы тем самым обеспечивать последовательность перемеженных кодированных битов; и сохранять последовательность перемеженных кодированных битов в кольцевом буфере длиной N_B. Согласно некоторым вариантам осуществления передающий узел может извлекать N кодированных битов для передачи из кольцевого буфера. N может быть больше, равно или меньше, чем N_B. Согласно различным вариантам осуществления передающий узел может быть пользовательским оборудованием или любым сетевым узлом.

[0009] Еще один другой вариант осуществления направлен на временный или постоянный считываемый компьютером носитель, хранящий инструкцию, чтобы при исполнении одним или более процессорами выполнять способ, включающий в себя выполнение полярного кодирования набора информационных битов в соответствии с полярной последовательностью длиной N_B, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов. Способ может дополнительно включать в себя перемежение кодированных битов, чтобы тем самым обеспечивать последовательность перемеженных кодированных битов; и сохранение последовательности перемеженных кодированных битов в кольцевом буфере длиной N_B. Согласно определенным вариантам осуществления способ может дополнительно включать в себя извлечение N кодированных битов для передачи из кольцевого буфера. N может быть больше, равно или меньше, чем N_B.

[0010] Различные другие признаки и преимущества будут очевидны специалистам в данной области техники в свете следующего письменного описания и прилагаемых чертежей.

Краткое описание чертежей

[0011] Прилагаемые чертежи, включенные в настоящую спецификацию и образующие ее часть, иллюстрируют несколько аспектов раскрытия и совместно с описанием служат для пояснения принципов раскрытия.

[0001] Фиг. 1 является иллюстрацией структуры полярного кода длины 8;

[0002] Фиг. 2 иллюстрирует маркировку промежуточных информационных битов , где ,n} и во время полярного кодирования при ;

[0003] Фиг. 3 иллюстрирует устройство полярного кодирования и систему согласования скорости с кольцевым буфером для полярных кодов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

[0004] Фиг. 4 иллюстрирует назначение ресурсов для управляющей информации нисходящей линии связи (DCI) в физическом управляющем канале нисходящей линии связи (PDCCH) согласно различным вариантам осуществления;

[0005] Фиг. 5 иллюстрирует назначение ресурсов для DCI в PDCCH и физическом совместно используемом канале нисходящей линии связи (PDSCH) согласно различным вариантам осуществления;

[0006] Фиг. 6 иллюстрирует назначение ресурсов для управляющей информации восходящей линии связи (UCI) в физическом управляющем канале восходящей линии связи (PUCCH) согласно различным вариантам осуществления;

[0007] Фиг. 7 иллюстрирует назначение ресурсов для DCI в физическом управляющем канале прямого соединения (PSCCH) согласно различным вариантам осуществления;

[0008] Фиг. 8 иллюстрирует полярный кодер и систему согласования скорости с кольцевым буфером и модуляции для полярных кодов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия согласно различным вариантам осуществления;

[0009] Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций, которая иллюстрирует один пример процесса, который обеспечивает согласование скорости для полярных кодов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего раскрытия, согласно различным вариантам осуществления;

[0010] Фиг. 10 иллюстрирует один пример беспроводной системы, в которой могут быть реализованы варианты осуществления настоящего раскрытия, согласно различным вариантам осуществления;

[0011] Фиг. 11 и 12 иллюстрируют примерные варианты осуществления беспроводного устройства, в котором могут быть реализованы варианты осуществления настоящего раскрытия, согласно различным вариантам осуществления; и

[0012] Фиг. 13, 14 и 15 иллюстрируют примерные варианты осуществления сетевого узла, в котором могут быть реализованы варианты осуществления настоящего раскрытия, согласно различным вариантам осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Варианты осуществления, изложенные ниже, представляют информацию для обеспечения возможности специалистам в данной области техники практически реализовать варианты осуществления, и иллюстрируют лучший режим реализации вариантов осуществления. На основе изучения нижеследующего описания с учетом прилагаемых чертежей специалистам в данной области техники будут понятны принципы настоящего раскрытия и применения этих принципов, которым не были конкретно рассмотрены в данном документе. Следует понимать, что эти принципы и применения входят в объем раскрытия.

[0013] Радио узел: В контексте настоящего документа ʺрадио узелʺ является либо узлом радио доступа, либо беспроводным устройством.

[0014] Узел радио доступа: В контексте настоящего документа ʺузел радио доступаʺ или ʺузел радио сетиʺ является любым узлом в сети радио доступа сети сотовой связи, который работает, чтобы беспроводным способом передавать и/или принимать сигналы. Некоторые примеры узла радио доступа включают в себя, но без ограничения, базовую станцию (например, New Radio (NR) базовую станцию (gNB) в сети NR пятого поколения (5G) Проекта партнерства пятого поколения (3GPP) или расширенный или развитый узел B (eNB) в сети 3GPP долгосрочного развития (LTE)), высокомощную или макро-базовую станцию, маломощную базовую станцию (например, микро-базовую станцию, пико-базовую станцию, домашний eNB или тому подобное) и узел-ретранслятор.

[0015] Узел базовой сети: В контексте настоящего документа ʺузел базовой сетиʺ является любым типом узла в базовой сети. Некоторые примеры узла базовой сети включают в себя, например, узел управления мобильностью (MME), шлюз сети пакетной передачи данных (P-GW), функцию представления возможностей обслуживания (SCEF) или тому подобное.

[0016] Беспроводное устройство: В контексте настоящего документа ʺбеспроводное устройствоʺ является любым типом устройства, которое имеет доступ к (т.е., обслуживается посредством) сети сотовой связи посредством беспроводной передачи и/или приема сигналов на/от узел (узлы) радио доступа. Некоторые примеры беспроводного устройства включают в себя, но без ограничения, устройство пользовательского оборудования (UE) в сети 3GPP и устройство связи машинного типа (MTC).

[0017] Сетевой узел: В контексте настоящего документа ʺсетевой узелʺ является любым узлом, который является частью либо сети радио доступа, либо базовой сети сети/системы сотовой связи.

[0018] Отметим, что описание, приведенное в настоящем документе, фокусируется на системе сотовой связи 3GPP, в связи с чем часто используется терминология 3GPP или терминология, аналогичная терминологии 3GPP. Однако, принципы, раскрытые в настоящем документе, не ограничены системой 3GPP.

[0019] Отметим, что, в приведенном в настоящем документе описании может упоминаться термин ʺсотаʺ, однако, особенно в отношении принципов 5G NR, вместо сот могут использоваться лучи, в связи с чем важно отметить, что принципы, описанные в данном документе, применимы в равной степени как к сотам, так и к лучам.

[0013] Основное ограничение обычных полярных кодов заключается в том, что длина кодового слова или длина кода должна быть степенью двух. Выкалывание кодированных битов (то есть, пропуск некоторых кодированных битов без их передачи) является естественным способом для поддержания гранулярности длины кодового слова, требуемой на практике. Кроме того, когда требуемая длина кодового слова лишь чуть больше степени двух, более практичным является просто повторить некоторые из кодированных битов, вместо того, чтобы требовать от приемника работать с удвоенной длиной кодового слова, что в свою очередь увеличивает задержку и потребление мощности и налагает более жесткое требование для аппаратных средств по скорости обработки и памяти. Такой процесс генерации кодовых слов с любой требуемой длиной (как правило, через выкалывание или повторение) упоминается как процесс согласования скорости. Пока неясно, как выкалывание и повторение полярно-кодированных битов должно выполняться эффективным образом при поддержании близкой к оптимальной производительности.

[0014] В настоящем документе предложены способы для выполнения согласования скорости для полярных кодов посредством кольцевой буферизации полярно-кодированных битов. Ключевой частью настоящего раскрытия является то, что перемежитель, который задает то, как полярно-кодированные биты записываются в кольцевой буфер, и модуль извлечения битов, которое задает то, как биты извлекаются из кольцевых буферов, зависят от параметров линии связи, таких как длина кодового блока, скорость кодирования и порядок модуляции (квадратурной амплитудной модуляции (QAM)), и/или параметров системы, таких как способы передачи (ортогональное мультиплексирование с частотным разделением (OFDM) по сравнению с расширенным посредством дискретного преобразования Фурье OFDM (DFT-S-OFDM)), распределение радиоресурсов и функциональные возможности приемника. Согласно предпочтительному варианту осуществления, на основе этих различных параметров, конструируется последовательность, которая ранжирует надежность полярно-кодированных битов, на основе которой перемежитель определяет порядок, в котором полярно-кодированные биты записываются в кольцевые буферы. Эта последовательность ранжирования кодированных битов в свою очередь определяет последовательность ранжирования информационных битов, которая используется для определения набора информации полярного кодера. Обе из этих последовательностей могут быть определены заранее и храниться в памяти для разных значений вышеупомянутых параметров.

[0015] Ключевое преимущество предложенного способа состоит в том, что он может оптимизировать характеристики кода для разных сценариев, поскольку выкалывание, повторение и выбор набора информации для полярных кодов часто зависят от различных параметров линии связи и системы. Другое ключевое преимущество предложенного способа состоит в том, что он является простым в реализации и достаточно гибким для дальнейшего развития полярного кодирования. Предложенная схема может также рассматриваться как расширение и обобщение существующей схемы согласования скорости, используемой LTE.

[0016] Сущность решения состоит в механизме согласования скорости, который является зависимым от нескольких параметров линии связи (таких как длина кодового блока, скорость кодирования и (QAM) порядок модуляции) и/или параметров системы (таких как OFDM по сравнению с DFT-S-OFDM), распределения радио ресурсов и функциональных возможностей приемника).

Структура согласования скорости без модуляции

[0017] Фиг. 3 показывает систему 10, которая обеспечивает согласование скорости с кольцевым буфером для полярных кодов согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, система 10 включает в себя устройство 12 полярного кодирования и систему или механизм согласования скорости. Система согласования скорости включает в себя в этом примере перемежитель 14, кольцевой буфер 16 и функцию 18 извлечения/выборки (также упоминаемую в настоящем документе как модуль извлечения 18 битов). Система согласования скорости дополнительно включает в себя, в этом примере, функцию 20 выбора набора информации (также упоминаемую в настоящем документе как селектор 20 набора информации), генератор 22 последовательности ранжирования информационных битов и генератор 24 последовательности ранжирования кодовых битов. Отметим, что различные компоненты системы 10, проиллюстрированной на фиг. 3, реализуются в аппаратных средствах или комбинации аппаратных средств и программного обеспечения, как будет понятно и очевидно специалисту в данной области техники на основе настоящего раскрытия. Как обсуждается ниже, система согласования скорости обеспечивает согласование скорости для набора полярно-кодированных битов, выводимых полярным кодером 12. Другими словами, система согласования скорости генерирует или выводит желательное число N кодированных битов на основе N_B кодированных битов, выведенных полярным кодером, где N_B является длиной исходного (mother) кода полярного кодера 12, и желательное число N кодированных битов может быть меньше или больше, чем N_B.

[0018] Полярный кодер 12 длины N_B блока исходного кода генерирует блок из N_B кодированных битов на основе информационных битов и набора местоположений информационных битов, заданных селектором 20 набора информации. Эти N_B кодированных битов записываются в кольцевой буфер 16 после перестановки перемежителем 14. Модуль извлечения 18 битов используется для извлечения битов из кольцевого буфера 16 (например, периодически) до тех пор, пока желательное число N кодированных битов не извлечено для передачи. Когда N>N_B, некоторые биты могут извлекаться больше одного раза из кольцевого буфера 16 для достижения повторения.

[0019] Ключевыми компонентами являются перемежитель 14, который переставляет кодированные биты, выводимые полярным кодером 12, перед помещением переставленных, или переупорядоченных, кодированных битов в кольцевой буфер 16, и модуль извлечения 18 битов, который извлекает биты из кольцевого буфера 16 для передачи. Отметим, что в настоящем описании термины ʺпереупорядочить,ʺ ʺпереставитьʺ и ʺперемежатьʺ используются взаимозаменяемым образом. В отличие от перемежителей, спроектированных для других кодов, таких как турбо-коды, используемые в LTE, перемежитель 14 и/или модуль извлечения 18 битов, предложенные в настоящем документе, являются адаптивными в том смысле, что они могут зависеть от различных параметров линии связи и/или различных параметров системы. Поскольку выбор набора информации также тесно связан с выбором перемежителя 14, селектор 20 информации для полярного кодера 12 также в свою очередь зависит от этих различных параметров.

[0020] Параметры линии связи могут включать в себя следующее:

- число информационных битов K

- длину N кода и/или

- кодовую скорость R=K/N,

в то время как параметр системы может включать в себя следующее:

- Восходящая линия связи по сравнению с нисходящей линией связи

Условия канала и среда помех для восходящей линии связи и нисходящей линии связи могут быть довольно разными, что может влиять на выбор перемежителя, селектора набора информации и модуля извлечения битов.

- Распределение радио ресурсов

Полярный код был принят в NR 5G для передачи управляющей информации. Управляющая информация может переноситься посредством выделенных управляющих каналов, таких как физический управляющий канал нисходящей линии связи (PDCCH) или физический управляющий канал восходящей линии связи (PUCCH) в LTE, или быть встроена в каналы данных, такие как физический совместно используемый канал восходящей линии связи (PUSCH) в LTE. Поскольку радио ресурсы часто распределяются по-разному для этих каналов (например, PDCCH является расширенным преобладающим образом по частоте и коротким по времени, в то время как PDSCH часто является расширенным как по времени, так и по частоте), как проиллюстрировано на фиг. 4-7, условия канала являются различными, что может влиять на желательные операции перемежителя 14, модуля извлечения 18 битов и селектора 20 набора информации.

- Волновая форма сигнала: OFDM по сравнению с DFT-S-OFDM

Для управляющей информации нисходящей линии связи (DCI), используется OFDM. DCI переносится посредством PDCCH. Для управляющей информации восходящей линии связи (UCI), могут быть использованы как OFDM, так и DFT-S-OFDM. То, какую волновую форму сигнала следует использовать, решается сигнализацией более высокого уровня. Кроме того, UCI может переноситься посредством PUCCH и PUSCH.

OFDM и DFT-S-OFDM проявляют различающуюся характеристику качества канала по отношению к полярному декодеру. Для OFDM, символы модуляции могут испытывать условие замирания канала, и логарифмическое отношение правдоподобия (LLR) канала для символов модуляции может широко варьироваться. Для DFT-S-OFDM, в противоположность, символы модуляции, переносимые тем же самым символом DFT-S-OFDM, испытывают то же самое условие канала (возможно, дисперсного канала), хотя условие канала может варьироваться от одного символа DFT-S-OFDM к другому символу DFT-S-OFDM в зависимости от доплеровского эффекта.

Для адаптации к волновой форме сигнала, алгоритм согласования скорости для полярных кодов должен настраиваться соответственно.

- Версии избыточности

В некоторых сценариях связи, одиночная передача недостаточна для обеспечения достаточной однократной надежности или покрытия сигнала для обслуживаемой области. Зачастую, требуется несколько передач одного и того же блока информационных битов, например, в широковещательных каналах (таких как физический широковещательный канал (PBCH)), каналы системной информации (например, блок системной информации (SIB)), протокол гибридного автоматического запроса повторения (HARQ). В этом случае, предпочтительно отправить различным образом кодированную версию одной и той же информации в разных передачах. Механизм согласования скорости (например, перемежитель 14, селектор 20 информационных битов и модуль извлечения 18 битов) может быть разным для этих разных версий избыточности.

- Функциональные возможности приемника

В зависимости от функциональных возможностей приемника, механизм согласования скорости (например, перемежитель 14, модуль извлечения 18 битов и селектор 20 информационных битов) могут быть разными. В настоящем документе приемник главным образом относится к приемнику UE на нисходящей линии связи.

Если полярные коды используются для переноса пакетов данных, размер мягкого буфера для хранения битов канала может значительно варьироваться между более дешевыми/менее сложными UE и более дорогими/более сложными UE.

Следует отметить, что данная проблема обычно не применима к приему управляющей информации, которая переносится посредством PDCCH. Обычно она применима для приема полезной нагрузки данных, которые переносятся физическим совместно используемым каналом нисходящей линии связи (PDSCH).

Следовательно, в зависимости от размера мягкого буфера приемника алгоритм согласования скорости должен:

а) Использовать полярный код с длиной кода, определяемой только доступным количеством элементов радио ресурсов, если приемник UE оснащен большим буфером мягких битов.

b) Если приемник UE оснащен меньшим мягким буфером и/или более дешевым декодером, то используется полярный код с ограниченной длиной кода, определяемой размером доступного буфера. Если предоставляется больше частотно-временных ресурсов, чем доступных кодированных битов, то из-за ограниченной длины кода, повторение некоторых кодированных битов может быть использовано для заполнения ресурса. Все мягкие биты из повторенного кодового бита могут быть просто добавлены вместе в одно место в ту же самую единицу памяти, так что требование мягкого буфера продиктовано только ограниченной длиной кода.

[0020] Отметим, что приведенное выше рассмотрение применимо как к одиночной передаче, так и к множественным передачам данного пакета, когда используются способы повторной передачи HARQ инкрементной избыточности (IR-HARQ).

[0021] Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления, чтобы содействовать формированию перестановки полярно-кодированных битов, используемых перемежителем 14, последовательность ранжирований кодированных битов, которая задает порядок, в котором кодированные биты загружаются в кольцевой буфер 16, так что сначала более надежные кодированные биты помещаются на кольцевой буфер 16 до тех пор, пока не будет помещен наименее надежный бит, генерируется на основе этих параметров линии связи и/или системы, описанных выше. Согласно желательной длине блока, кодированные биты в кольцевом буфере 16 затем извлекаются из кольцевого буфера 16 в порядке уменьшения надежности, начиная с наиболее надежного кодового бита.

[0022] Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления последовательность ранжирования кодовых битов является функцией двоичного представления показателей кодированных битов. Два примера описаны ниже:

- может представлять перестановку битов в двоичном представлении показателей кодированных битов. Одним примером перестановки является операция реверсирования битов на индексах кодированных битов.

- может быть взвешенной функцией между индексами кодированных битов и весом Хэмминга двоичного представления индексов кодированных битов.

[0023] Последовательность ранжирования кодовых битов может дополнительно использоваться для генерации соответствующей последовательности ранжирования информационных битов, которая используется для определения набора информации (т.е. местоположения битового канала, который переносит данные), используемого для полярного кодера. Последовательность ранжирования информационных битов может быть вычислена посредством

- установки ее той же, что и (т.е. ); или

- последовательной оценки некоторой функций двоичного представления каждого индекса кодового бита в порядке, заданном последовательностью ранжирования кодовых битов, и генерирования согласно результирующим значениям функции;

- понижения ранжирования (т.е. понижения меры надежности) некоторых информационных битов на основе числа выколотых кодовых битов, например (.

[0024] Согласно некоторым вариантам осуществления, если длина N блока, которая короче, чем половина длины N_B блока исходного кода, использованного в полярном кодере, кодовые биты извлекаются из кольцевого буфера 16 на основе субдискретизации содержимого в кольцевом буфере 16, в порядке снижающейся надежности. Например, если N_B=2N, то модуль извлечения 18 битов может брать каждую вторую выборку (т.е., 2×субдискретизация) из кольцевого буфера 16, пока не будет извлечено N кодированных битов.

Структура согласования скорости с модификацией

[0025] Фиг. 8 показывает блок-схему системы 10 согласно некоторым другим вариантам осуществления, в которых система 10 обеспечивает согласование скорости для полярных кодов совместно с комплексно-значной модуляцией символа. В этом случае, параметры линии связи дополнительно включают в себя порядок модуляции (т.е. число кодированных битов в одном комплексно-значном символе).

[0026] Добавлены два дополнительных перемежителя 26 и 28, один до и один после модулятора 30. Перемежитель 26 до модуляции переупорядочивает кодированные биты, извлеченные из кольцевого буфера 16 перед вставкой их в символы. Перемежитель 26 до модуляции предназначен для отображения кодированных битов с разными надежностями в биты с отличающимся запросом уведомления подписки (SNR) в пределах каждого символа, поскольку некоторые из битов в каждом символе испытывают более высокий SNR, чем другие в том же самом символе. Это может, например, быть реализовано с использованием прямоугольного перемежителя.

[0027] Перемежитель 28 символов после модуляции выполняется перед загрузкой символов в назначенные радиоресурсы (или поднесущие в OFDM), так что, например, символы разной надежности могут согласовываться с качеством канала различных радио ресурсов.

[0021] Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций, которая иллюстрирует один пример процесса, в котором согласование скорости используется с полярным кодированием согласно по меньшей мере некоторым вариантам осуществления, раскрытым в данном документе. Этот процесс выполняется передающим узлом (например, узлом радио доступа, таким как базовая станция в сети сотовой связи при передаче по нисходящей линии связи, или беспроводным устройством при передаче по восходящей линии связи). Опциональные этапы проиллюстрированы пунктирными линиями. Как проиллюстрировано, опционально, передающий узел адаптивно выбирает набор информационных битов для полярного кодирования на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы, как обсуждалось выше в отношении схемы выбора набора информации или функции согласно фиг. 3 (этап 100). Например, набор битов может выбираться в соответствии с последовательностью ранжирования информационных битов, как описано выше. Передающий узел выполняет полярное кодирование набора информационных битов в соответствии с исходным кодом, имеющим длину N_B блока, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов, как описано выше (этап 102).

[0022] Передающий узел (например, перемежитель 14) переупорядочивает кодированные биты (этап 104) и сохраняет переупорядоченные кодированные биты в кольцевом буфере 16 (этап 106). Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах осуществления, кодированные биты переупорядочиваются на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы. Например, в некоторых вариантах осуществления, последовательность ранжирования кодовых битов определяется на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы, и кодовые биты переупорядочиваются в соответствии с определенной последовательностью ранжирования кодовых битов.

[0023] Передающий узел (например, модуль извлечения 18 битов) извлекает N битов из кольцевого буфера для передачи, чтобы тем самым обеспечить N согласованных по скорости кодированных битов для передачи (этап 108). В некоторых вариантах осуществления биты для передачи извлекаются из кольцевого буфера 16 адаптивно на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы. Например, в некоторых вариантах осуществления кодированные биты переупорядочиваются и сохраняются в кольцевом буфере 16 согласно ранжированию (например, надежности), которая может определяться на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы. Кодированные биты могут затем извлекаться из кольцевого буфера 16 в порядке снижающегося ранжирования, начиная с наиболее высоко ранжированного кодового бита. В некоторых вариантах осуществления, биты для передачи извлекаются из кольцевого буфера путем суб-дискретизации кольцевого буфера, как описывалось выше.

[0024] Опционально, передающий узел может переупорядочивать (например, посредством перемежителя 26 до модуляции) кодированные биты, извлеченные из кольцевого буфера 16, для передачи до модуляции, как описано выше (этап 110). Передающий узел (например, модулятор 30) может затем модулировать переупорядоченные кодированные биты, чтобы тем самым обеспечить некоторое число модулированных символов, как описано выше (этап 112). Наконец, передающий узел может переупорядочивать модулированные символы (например, посредством перемежителя 28 символов), как описано выше (этап 114).

[0025] Фиг. 10 иллюстрирует один пример беспроводной системы 40 (например, сети сотовой связи, такой как, например, сеть 5G 3GPP или NR), в которой могут быть реализованы варианты осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, ряд беспроводных устройств 42 (например, UE) беспроводным способом передают сигналы и принимают сигналы на/от узлов 44 радиодоступа (например, gNB), каждый из которых обслуживает одну или более сот 46. Узлы 44 радио доступа соединены с базовой сетью 48. Базовая сеть 48 включает в себя один или более узлов базовой сети (например, MME, обслуживающие шлюзы (S-GW) и/или тому подобное).

[0026] Отметим, что система 10 варианта осуществления согласно фиг. 3 или варианта осуществления согласно фиг. 8, а также процесс согласно фиг. 9 могут быть реализованы в любом радио узле в пределах беспроводной системы 40, таком как, например, беспроводные устройства 42 и/или узлы 44 радио доступа.

[0027] Фиг. 11 является блок-схемой беспроводного устройства 42 (например, UE) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, беспроводное устройство 42 включает в себя схему 50 обработки, содержащую один или более процессоров 52 (например, центральные процессоры (CPU), специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые вентильные матрицы (FPGA), цифровые сигнальные процессоры (DSP) и/или тому подобное) и память 54. Беспроводное устройство 42 также включает в себя один или более приемопередатчиков 56, каждый из которых включает в себя один или более передатчиков 58 и один или более приемников 60, связанных с одной или более антеннами 62. В некоторых вариантах осуществления функциональность беспроводного устройства 42, описанного выше, может быть реализована в аппаратных средствах (например, посредством аппаратных средств в схеме 50 и/или в процессоре(ах) 52) или может быть реализована в комбинации аппаратных средств и программного обеспечения (например, полностью или частично реализована в программном обеспечении, то есть, например, храниться в памяти 54 и исполняться процессором(ами) 52).

[0028] В некоторых вариантах осуществления обеспечена компьютерная программа, включающая в себя инструкции, которые при исполнении по меньшей мере одним процессором 52 предписывают по меньшей мере одному процессору 52 выполнять по меньшей мере некоторую функциональность беспроводного устройства 52 согласно любому из вариантов осуществления, описанных в данном документе. В некоторых вариантах осуществления, обеспечен носитель, содержащий вышеупомянутый компьютерный программный продукт. Носитель является одним из электронного сигнала, оптического сигнала, радиосигнала или считываемого компьютером носителя хранения (например, постоянного считываемого компьютером носителя, такого как память).

[0029] Фиг. 12 является блок-схемой беспроводного устройства 42 (например, UE) согласно некоторым другим вариантам осуществления настоящего раскрытия. Беспроводное устройство 42 включает в себя один или более модулей 64, каждый из которых реализован в программном обеспечении. Модуль(и) 64 обеспечивает функциональность беспроводного устройства 12, описанного в данном документе. Например, модули 64 могут включать в себя модуль выполнения, задействуемый для выполнения функции этапа 102 на фиг. 9, первый модуль перемежения, задействуемый для выполнения функции этапа 104 на фиг. 9, модуль хранения, задействуемый для выполнения функции этапа 106 на фиг. 9, и модуль извлечения, задействуемый для выполнения функции этапа 108 на фиг. 9.

[0030] Фиг. 13 является блок-схемой сетевого узла 66 (например, узла 34 радио доступа, такого как, например, gNB или сетевой узел, такой как узел базовой сети) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, сетевой узел 66 включает в себя систему 68 управления, которая включает в себя схему, содержащую один или более процессоров 40 (например, CPU, ASIC, DSP, FPGA и/или тому подобное) и память 72. Система 68 управления также включает в себя сетевой интерфейс 74. В вариантах осуществления, в которых сетевой узел 66 является узлом 44 радио доступа, сетевой узел 66 также включает в себя один или более радио блоков 76, каждый из которых включает в себя один или более передатчиков 78 и один или более приемников 80, связанных с одной или более антеннами 82. В некоторых вариантах осуществления функциональность сетевого узла 66 (например, функциональность узла 44 радио доступа), описанного выше, может быть полностью или частично реализована в программном обеспечении, которое, например, сохранено в памяти 72 и исполняется процессором(ами) 70.

[0031] Фиг. 14 является блок-схемой, которая иллюстрирует виртуализованный вариант осуществления сетевого узла 66 (например, узла 34 радио доступа) согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. В контексте настоящего документа ʺвиртуализованныйʺ сетевой узел 66 является сетевым узлом 66, в котором по меньшей мере часть функциональности сетевого узла 66 реализована как виртуальный компонент (например, посредством виртуальной(ых) машины (машин), исполняющийся на физическом узле(ах) обработки в сети(ях)). Как проиллюстрировано, сетевой узел 66 опционально включает в себя систему 68 управления, как описано со ссылкой на фиг. 13. Дополнительно, если сетевой узел 66 является узлом 44 радио доступа, сетевой узел 66 также включает в себя один или более радио блоков 76, как описано со ссылкой на фиг. 13. Система 38 управления (если присутствует) соединена с одним или более узлами 84 обработки, связанными с или включенными в качестве составной части сети(ей) 86 через сетевой интерфейс 74. Альтернативно, если система 68 управления отсутствует, один или более радио блоков 76 (если присутствуют) соединены с одним или более узлами 84 обработки через сетевой интерфейс(ы). Альтернативно, все из функциональных возможностей сетевого узла 66, описанного в данном документе, могут быть реализованы в узлах 84 обработки (т.е., сетевой узел 66 не включает в себя систему 68 управления или радио блок(и) 76). Каждый узел 84 обработки включает в себя один или более процессоров 88 (например, CPU, ASIC, DSP, FPGA и/или тому подобное), память 90 и сетевой интерфейс 92.

[0032] В этом примере функции 94 сетевого узла 66, описанные в данном документе, реализованы в одном или более узлах 84 обработки или распределены по системе 68 управления (если присутствует) и одному или нескольким узлам 84 обработки любым желательным образом. В некоторых конкретных вариантах осуществления, некоторые или все из функций 94 сетевого узла 66, описанные в данном документе, реализованы как виртуальные компоненты, исполняемые одной или более виртуальными машинами, реализованными в виртуальной среде(ах), хостируемой(ых) узлом(ами) 84 обработки. Как будет понятно специалисту в данной области техники, дополнительная сигнализация или связь между узлом(ами) 84 обработки и системой 68 управления (если присутствует) или альтернативно радио блоком(ами) 76 (если присутствует) используется для выполнения по меньшей мере некоторых из желательных функций. Отметим, что в некоторых вариантах осуществления система 68 управления может отсутствовать, и в этом случае радио блок(и) 76 (если присутствует) осуществляет(ют) связь непосредственно с узлом(ами) 84 обработки через подходящий(ие) сетевой(ые) интерфейс(ы).

[0033] В некоторых конкретных вариантах осуществления функциональность более высокого уровня (например, уровня 3 и выше и, возможно, некоторая уровня 2 стека протоколов) сетевого узла 66 может быть реализована в узле(лах) 84 обработки в качестве виртуальных компонентов (т.е., реализована ʺв облакеʺ), в то время как функциональность более низкого уровня (например, уровня 1 и, возможно, некоторая уровня 2 стека протоколов) может быть реализована в радио блоке(ах) 76 и, возможно, системе 68 управления.

[0034] В некоторых вариантах осуществления обеспечена компьютерная программа, включающая в себя инструкции, которые, при исполнении по меньшей мере одним процессором 70, 88, предписывают по меньшей мере одному процессору 70, 88 выполнять функциональность сетевого узла 66 или узла 84 обработки согласно любому из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления обеспечен носитель, содержащий вышеупомянутый компьютерный программный продукт. Носитель является одним из электронного сигнала, оптического сигнала, радиосигнала или считываемого компьютером носителя данных (например, постоянным считываемым компьютером носителем, таким как память 90).

[0035] Фиг. 15 является блок-схемой сетевого узла 66 (например, узла 44 радио доступа) согласно некоторым другим вариантам осуществления настоящего раскрытия. Сетевой узел 66 включает в себя один или более модулей 96, каждый из которых реализован в программном обеспечении. Модуль(и) 96 обеспечивает функциональность сетевого узла 66, описанного в данном документе. Например, модули 96 могут включать в себя модуль выполнения, задействуемый для выполнения функции этапа 102 на фиг. 9, первый модуль перемежения, задействуемый для выполнения функции этапа 104 на фиг. 9, модуль хранения, задействуемый для выполнения функции этапа 106 на фиг. 9, и модуль извлечения, задействуемый для выполнения функции этапа 108 на фиг. 9.

[0036] Одной ключевой частью настоящего раскрытия является то, что перемежитель, который задает то, как полярно-кодированные биты записываются в кольцевой буфер, и модуль извлечения битов, который задает, как биты извлекаются из кольцевых буферов, зависят от параметров линии связи, таких как длина кодового блока, скорость кодирования и порядок модуляции (квадратурной амплитудной модуляции (QAM)), и/или параметров системы, таких как способы передачи (ортогональное мультиплексирование с частотным разделением (OFDM) по сравнению с расширенным посредством дискретного преобразования Фурье OFDM (DFT-S-OFDM)), распределение радиоресурсов и функциональные возможности приемника. Согласно предпочтительному варианту осуществления на основе этих различных параметров конструируется последовательность, которая ранжирует надежность полярно-кодированных битов, на основе чего перемежитель определяет порядок, в котором полярно-кодированные биты записываются в кольцевые буферы. Эта последовательность ранжирования кодовых битов в свою очередь определяет последовательность ранжирования информационных битов, которая используется для определения набора информации полярного кодера. Обе из этих последовательностей могут быть определены заранее и сохранены в памяти для различных значений вышеупомянутых параметров.

[0037] Одно преимущество предложенного способа состоит в том, что он может оптимизировать характеристики кода для различных сценариев, поскольку выкалывание, повторение и выбор набора информации для полярных кодов часто зависят от различных параметров линии связи и системы. Другое ключевое преимущество предложенного способа состоит в том, что он является простым в реализации и достаточно гибким для дальнейшего развития полярного кодирования. Предложенная схема может также рассматриваться как расширение и обобщение существующей схемы согласования скорости, используемой Долговременным развитием (LTE).

[0038] Основная сущность определенных вариантов осуществления решения состоит в механизме согласования скорости, который зависит от нескольких параметров линии связи (таких как длина кодового блока, скорость кодирования и (QAM) порядок модуляции) и/или параметров системы (таких как OFDM по сравнению с DFT-S-OFDM), распределения радиоресурсов и функциональных возможностей приемника).

[0039] Специалистам в данной области техники должны быть понятны усовершенствования и модификации для вариантов осуществления настоящего раскрытия. Все такие усовершенствования и модификации рассматриваются в пределах объема принципов, раскрытых в данном документе.

Список литературы

[1] E. Arikan, ʺChannel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels,ʺ IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, pp. 3051-3073, Jul. 2009.

[2] I. Tal and A. Vardy, ʺList Decoding of polar codes,ʺ in Proceedings of IEEE Symp. Inf. Theory, pp. 1-5, 2011.

[3] Leroux, et. al., ʺA Semi-Parallel Successive-Cancellation Decoder for Polar Codes,ʺ IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, VOL. 61, NO. 2, JANUARY 15, 2013.

Следующие аббревиатуры используются в данном описании.

3GPP Проект партнерства третьего поколения

5G пятое поколение

ASIC специализированная интегральная схема

CPU центральный процессор

CRC циклический контроль избыточности

DCI управляющая информация нисходящей линии связи

DFT-S-OFDM расширение посредством дискретного преобразования Фурье ортогонального мультиплексирования с частотным разделением

DSP цифровой сигнальный процессор

еNB расширенный или развитый узел B

FPGA программируемая вентильная матрица

gNB базовая станция Нового радио

HARQ гибридный автоматический запрос повторения

IR-HARQ гибридный автоматический запрос повторения инкрементной избыточности

LDPC коды с малой плотностью проверок на четность

LLR логарифмическое отношение правдоподобия

LTE Долговременное развитие

ML максимум правдоподобия

MME узел управления мобильностью

MTC связь машинного типа

PBCH физический широковещательный канал

P-GW шлюз сети пакетной передачи данных

NR Новое радио

OFDM ортогональное мультиплексирование с частотным разделением

PDCCH физический управляющий канал нисходящей линии связи

PDSCH физический совместно используемый канал нисходящей линии связи

PSCCH физический управляющий канал прямого соединения

PUCCH физический управляющий канал восходящей линии связи

PUSCH физический совместно используемый канал восходящей линии связи

QAM квадратурная амплитудная модуляция

SC последовательное удаление

SCEF функция представления возможностей обслуживания

SCL список декодирования последовательного удаления

S-GW обслуживающий шлюз

SIB блок системной информации

SNR запрос уведомления подписки

UCI управляющая информация восходящей линии связи

UE пользовательское оборудование

Группа изобретений относится к средствам согласования скорости для полярных кодов. Технический результат - обеспечение оптимальной производительности и согласование скоростей для полярных кодов. Для этого предложены способы для выполнения согласования скорости для полярных кодов посредством кольцевой буферизации полярно-кодированных битов. Варианты осуществления направлены на способы функционирования передающего узла в беспроводной системе, включающие в себя выполнение полярного кодирования набора информационных битов в соответствии с полярной последовательностью длиной N_B, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов. Способ может дополнительно включать в себя перемежение кодированных битов, чтобы тем самым обеспечить последовательность перемеженных кодированных битов, и сохранение последовательности перемеженных кодированных битов в кольцевом буфере длиной N_B. В соответствии с конкретными вариантами осуществления способ может дополнительно включать в себя извлечение согласованных по скорости N кодированных битов для передачи из кольцевого буфера. 6 н. и 21 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ функционирования передающего узла (42, 44) в беспроводной системе (10), содержащий этапы, на которых:

выполняют (102) полярное кодирование набора K информационных битов в соответствии с полярной последовательностью длиной N_B, чтобы тем самым генерировать N_B кодированных битов;

перемежают (104) кодированные биты, чтобы тем самым обеспечить последовательность перемеженных кодированных битов;

сохраняют (106) в кольцевом буфере последовательность перемеженных кодированных битов длиной N_B; и

извлекают (108) из кольцевого буфера N согласованных по скорости кодированных битов для передачи.

2. Способ по п. 1, причем N>=N_B и (N-N_B) кодированных битов повторяются.

3. Способ по п. 1, причем N<=N_B и никакие кодированные биты не повторяются.

4. Способ по п. 1, причем перемежение (104) кодированных битов содержит адаптивное перемежение (104) кодированных битов на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы.

5. Способ по п. 1, причем извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера содержит адаптивное извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера последовательно согласно последовательности кодовых битов, где последовательность задает порядок, в котором кодированные биты записываются в кольцевой буфер.

6. Способ по п. 1, причем извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера содержит адаптивное извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы.

7. Способ по п. 6, причем извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера содержит адаптивное извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера на основе кодовой скорости K/N.

8. Способ по п. 7, причем извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера содержит адаптивное извлечение (108) N кодированных битов из кольцевого буфера на основе длины N кода и исходного кода длиной N_B.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий, перед выполнением (102) полярного кодирования набора информационных битов, адаптивный выбор местоположения информационного бита на основе одного или более параметров линии связи и/или одного или более параметров системы.

10. Способ по п. 9, причем этап адаптивного выбора местоположения информационного бита содержит адаптивный выбор на основе кодовой скорости K/N.

11. Способ по п. 9, причем этап адаптивного выбора местоположения информационного бита содержит адаптивный выбор на основе длины N кода и исходного кода длиной N_B.

12. Способ по любому одному из пп. 4-11, причем один или более параметров линии связи содержат число информационных битов K, подлежащих передаче, длину N кода, подлежащую использованию для передачи, и кодовую скорость R=K/N, подлежащую использованию для передачи.

13. Способ по любому одному из пп. 4-11, причем один или более параметров системы содержат параметр, который указывает, является ли передача передачей восходящей линии связи или передачей нисходящей линии связи, параметр, связанный с распределением радиоресурсов, параметр, связанный с волновой формой сигнала, подлежащей использованию для передачи, параметр, связанный с версиями избыточности, и/или параметр, связанный с функциональными возможностями приемника.

14. Способ по п. 1, дополнительно содержащий:

перемежение (110) N кодированных битов, извлеченных из кольцевого буфера, чтобы обеспечить N перемеженных кодированных битов; и

модуляцию (112) N перемеженных кодированных битов, чтобы обеспечить множество символов.

15. Способ по п. 14, дополнительно содержащий перемежение (114) множества символов.

16. Передающий узел (42, 44), выполненный с возможностью функционирования в соответствии со способом по любому одному из пп. 1-15.

17. Передающий узел (42, 44), содержащий:

по меньшей мере один передатчик; и

схему обработки, выполненную с возможностью предписания передающему узлу (42, 44) функционировать в соответствии со способом по любому одному из пп. 1-15.

18. Передающий узел (42, 44), содержащий один или более модулей, приводимых в действие для выполнения способа по любому одному из пп. 1-15.

19. Передающий узел по п. 17 или 18, причем передающий узел является пользовательским оборудованием (UE).

20. Передающий узел по п. 17 или 18, причем передающий узел является сетевым узлом.

21. Носитель, содержащий компьютерную программу, содержащую инструкции, которые, при исполнении одним или более процессорами, побуждают один или более процессор выполнять способ по любому одному из пп. 1-15, причем носитель является считываемым компьютером носителем данных.

22. Система, которая обеспечивает согласование скорости с кольцевым буфером для полярных кодов, при этом система содержит перемежитель, кольцевой буфер и модуль извлечения битов, селектор набора информации, генератор последовательности ранжирования информационных битов и генератор последовательности ранжирования кодовых битов.

23. Система по п. 22, в которой механизм согласования скорости зависит от одного или более параметров линии связи.

24. Система по п. 22, в которой механизм согласования скорости зависит от одного или более параметров системы.

25. Система по п. 22, в которой механизм согласования скорости используется для генерации набора согласованных по скорости полярно-кодированных битов из набора полярно-кодированных битов.

26. Система по п. 25, в которой набор согласованных по скорости полярно-кодированных битов состоит из N полярно-кодированных битов, причем набор полярно-кодированных битов состоит из N_B полярно-кодированных битов и N>N_B.

27. Система по п. 25, в которой набор согласованных по скорости полярно-кодированных битов состоит из N полярно-кодированных битов, причем набор полярно-кодированных битов состоит из N_B полярно-кодированных битов и N<N_B.