CN110830162A - 有部分信息下进行极性码传输的方法和使用其的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用极性码传输信息的方法和装置。在根据本发明的示例性实施例中，涉及一种使用极性码传输信息的方法。方法将包含但不限于：生成第一数据包，第一数据包具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据；基于映射算法执行映射第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的数据的可靠性；以及生成第二数据包，第二数据包包括交织的第一数据包。

Description

有部分信息下进行极性码传输的方法和使用其的装置
技术领域
本发明涉及一种有部分信息下进行极性码传输的方法和使用所述方法的装置。
背景技术
针对控制信道在5G新无线电(New Radio；NR)中采用极性码。表1绘示5G NR的传输信道(Transport CHannels；TrCHs)的译码方案。5G NR针对上行链路共享信道(UpLinkShared CHannel；UL-SCH)、下行链路共享信道(DownLink Shared CHannel；DL-SCH)以及寻呼信道(Paging CHannel；PCH)采用低密度奇偶校验(Low Density Parity Check；LDPC)码。5G NR针对广播信道(Broadcast CHannel；BCH)采用极性码。
表2绘示针对5G NR的控制信息类型的译码方案。5G NR针对上行链路控制信息(Uplink Control Information；UCI)采用分组码。5G NR针对UCI和下行链路控制信息(Downlink Control Information；DCI)采用极性码。
Figure BDA0002166998790000012
无线高速缓存被视为降低时延且/或提高系统吞吐量。无线高速缓存可在某些场景下提供一些先验知识(已知位)，例如重复传输、多个传输点、不常发生的数据更新、用户信息交换等。
极性码是由阿里坎(E.Arikan)提出的新代码。极性码是第一个能清楚建构(explicitly construct)以实现任何二进制无内存对称(binary memorylesssymmetric；BMS)信道容量的代码。极性码的编码和解码复杂度呈O(N*logN)的数量级。列表解码和循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check；CRC)可用于增强短长度性能。
图1示出由极性码执行的极性变换的实例。极性码的主要构思是执行极性变换和连续取消解码。首先，极性码在编码期间执行极性变换。在图1的实例中，U和V可为输入向量。X和Y可为输出向量。W可为信道矩阵。在图1中，X＝(U+V)×W且Y＝V×W。解码可通过连续取消来执行。首先，可从向量X和向量Y解码向量U。随后，可从向量X、向量Y以及向量U解码向量V。
图2示出由极性码分配冻结位的实例。由于极性变换，信道极化成近乎完美的信道或无用信道。近乎完美的信道为几乎无噪声的。无用信道完全是嘈杂的。因此，极性码将信息和CRC/奇偶校验位分配给完美信道，并冻结无用信道。对于译码率R，极性码可选择U域中的(1-R)×N位作为冻结位。
极性码可针对大小为N的内核使用极性序列。极性序列Q包括索引。极性序列表示为Q＝{Q0,Q1,…,QN-1}。由极性码编码的位具有不同的可靠性。具有较低索引的位具有较低的可靠性。具有较高索引的位具有较高的可靠性。因此，N个代码位的可靠性值具有以下关系：W(Q0)<W(Q1)<…<W(QN-1)。极性码使用索引较低的位作为冻结位。极性码对冻结集合中的冻结位分组。冻结位的索引以QF＝{Q0,Q1,…,Q|QF-1|}分组。信息位和CRC/奇偶校验位分配较高的索引。信息位和CRC/奇偶校验位的索引以QI＝{Q|QF|,Q|QF+1|,…,Q|QN-1|}分组。极性序列的设计是关于可靠性排序。序列设计可针对二进制擦除信道(Binary Erasure Channels；BEC)、二进制对称信道(Binary SymmetricChannel；BSC)以及加性高斯白噪声(AdditiveWhite Gaussian Noise；AWGN)信道。
图3示出极性序列的实例。图3的极性序列的大小为N＝64。图3绘示分成两列的极性序列Q。左列包含极性序列Q的前32个索引。右列包含极性序列Q的后32个索引。极性序列Q在左列的顶部开始。极性序列Q在右列的底部结束。右列的索引比左列的索引具有更高的可靠性。在列的底部处的索引比在列的顶部处的索引具有更高的可靠性。换句话说，极性序列的索引以递增的可靠性排序。在极性码中，冻结位具有最低可靠性。因此，极性码将较低的索引分配给冻结位。在图3中，将图3的左列顶部的索引分配给冻结位。冻结集合可具有14位{Q0,Q1,…,Q18,Q32}。因此，未冻结集合可具有N-14＝64-14＝50位。信息位和CRC/奇偶校验位可分配给未冻结位。图3的冻结集合可不包含索引Q7、索引Q11、索引Q12、索引Q13、索引Q14以及索引Q15。
由于极性变换，未冻结位之间的可靠性差异可能较大。冻结位具有最低可靠性。在未冻结位的索引中，索引Q12具有最低可靠性。索引Q63具有最高可靠性。在图3的实例中，未冻结位的数目可为50位。信息位和CRC/奇偶校验位的数目可等于未冻结位的数目。因此，信息位和CRC/奇偶校验位可表示为{b0,b1,…,b48,b49}。考虑前六位，极性码可将索引Q7分配给冻结位b0，可将索引Q11分配给冻结位b1，可将索引Q12分配给冻结位b2，可将索引Q13分配给冻结位b3，可将索引Q14分配给冻结位b4以及可将索引Q15分配给冻结位b5。由于索引Q12分配给冻结位b2，在50个未冻结位的可靠性等级中，冻结位b2具有最低可靠性。冻结位b2在50个未冻结位中可具有可靠性等级50。类似地，由于索引Q7可分配给冻结位b0，因此冻结位b0在50个未冻结位中可具有可靠性等级44。由于索引Q11可分配给冻结位b1，因此冻结位b1可具有可靠性等级43。由于索引Q13可分配给冻结位b3，因此冻结位b3可具有可靠性等级40。由于索引Q14可分配给冻结位b4，因此冻结位b4可具有可靠性等级38。由于索引Q15可分配给冻结位b5，因此冻结位b5可具有可靠性等级24。对于前六个未冻结位，总可靠性等级可为44+43+50+40+38+24＝239。
考虑最后六位，由于极性码可将索引Q58分配给未冻结位b44，因此未冻结位b44在50个未冻结位中可具有可靠性等级9。类似地，由于极性码可将索引Q59分配给未冻结位b45，因此未冻结位b45可具有可靠性等级4。由于极性码可将索引Q60分配给未冻结位b46，因此未冻结位b46可具有可靠性等级8。由于极性码可将索引Q61分配给未冻结位b47，因此未冻结位b47可具有可靠性等级3。由于极性码可将索引Q62分配给未冻结位b48，因此未冻结位b48可具有可靠性等级2。由于极性码可将索引Q63分配给未冻结位b49，因此未冻结位b49可具有可靠性等级1。因此，对于最后六个未冻结位，总可靠性等级可为9+4+8+3+2+1＝27。
对于前六个未冻结位的平均可靠性等级可为239/6＝39.83。对于最后六个未冻结位的平均可靠性等级可为27/6＝4.5。将位bi的可靠性表示为W(bi)。因此，前六位的可靠性比最后六位的可靠性低得多。
事实：
图4示出无线通信系统。无线通信系统可包括基站和若干用户设备(userequipment；UE)：用户设备UE1、用户设备UE2、用户设备UE3以及用户设备UE4。基站可向UE传输数据。无线通信系统可使用无线高速缓存。基站可利用接收器侧信息执行广播。UE可接收具有辅助信息的消息。在低数据传输的非峰时段期间，UE可将部分消息预存储到高速缓存存储器中。UE可或可不在稍后请求那些文件。无线高速缓存最适合但不限于多媒体内容分布。
图5示出使用无线高速缓存的无线通信系统。基站可向用户(用户设备UE1、用户设备UE2、用户设备UE3以及用户设备UE4)多播消息W1、消息W2、…、消息Wm。基站可向UE传输数据。无线通信系统可使用无线高速缓存。基站可利用接收器侧信息执行广播。在图5的实例中，在基站执行广播之后，用户设备UE1可接收并预存储消息W1和消息W2。用户设备UE2可接收并预存储消息W3。用户设备UE3可接收并预存储消息W2和消息W4。用户设备UE4可接收并预存储消息W1、消息W2、消息W5以及消息W7。因此，每个用户可能已经有消息子集作为辅助信息。
文献中的大部分研究采用无噪声广播。然而，物理信道从来不是无噪声的。一些理论研究已经表明联合设计信道译码和利用辅助信息的很大潜力。这些理论研究很大程度上受限于理论领域。因此，需要实用的代码设计。
基于卷积码(Convolutional code；CC)的设计可设计出利用辅助信息对抗不确定性的CC。然而，CC的改错效能远非最优的。
基于低密度同位检查(Low-Density Parity-Check C,LDPC)代码的设计可设计出在利用辅助信息对抗不确定性的LDPC代码。当块长度较大时，LDPC代码可几乎是最优的。然而，LDPC代码显示存在误差底板(Error floor)。
代数码保证校正一定数量的误差。然而，代数码的软解码是非常困难的。所以代数码的性能与其它代码很难进行比较。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，如上文所描述，极性码执行极性变换。然而，极性变换可导致具有较低索引的位与具有较高索引的位之间的可靠性的很大差异。
因此，为解决上文描述的困难，本发明提供一种使用极性码传输信息的方法，使用所述方法的基站(base station；BS)以及用户设备(UE)。
本发明涉及一种用于使用潜在的、不可预测的部分信息进行极性码传输的方法和使用所述方法的装置。本发明的方法可连同无线通信系统中的无线高速缓存一起实施。本发明的方法减少各种潜在的、不可预测的部分信息之间的可靠性差异，并改进极性码的性能。
在一方面中，本发明涉及一种使用极性码传输信息的方法，且方法将包含但不限于：生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据；基于映射算法执行映射第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的数据的可靠性；以及第二数据包，所述第二数据包生成包括交织的第一数据包。
在另一方面中，本发明涉及一种BS，且BS将包含但不限于：传输器、接收器；以及处理器，耦接到传输器和接收器，且配置成：生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据；基于映射算法执行映射第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的数据的可靠性；以及第二数据包，所述第二数据包生成包括交织的第一数据包。
在另一方面中，本发明涉及一种UE，且UE将包含但不限于：传输器；接收器；以及处理器，耦接到传输器和接收器，且配置成：生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用的数据；基于映射算法执行映射第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的数据的可靠性；以及生成第二数据包，所述第二数据包包括交织的第一数据包。
为了使得本发明的前述特征和优点便于理解，下文详细描述附有图式的示例性实施例。应理解，前文总体描述和以下详细描述都是示例性的，并且意图提供对所主张的本发明的进一步说明。
但是，应理解，本发明内容可能并未包含本发明的所有方面和实施例，且因此不希望用任何方式加以限制或约束。此外，本发明将包含所属领域的技术人员容易理解的改进和修改。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式说明本发明的实施例，且与描述一起用于解释本发明的原理。
图1示出由极性码执行的极性变换的实例。
图2示出由极性码分配冻结位的实例。
图3为极性序列的实例。
图4示出无线通信系统。
图5示出使用无线高速缓存的无线通信系统。
图6为示出根据本发明的示例性实施例中的一个的使用极性码传输信息的方法的流程图。
图7示出根据本发明的示例性实施例中的一个的示例性装置。
图8示出根据本发明的示例性实施例中的一个的极性码传输器。
图9A、图9B、图9C以及图9D示出在5G通信系统中的场景条件的实例。
图10示出车辆对所有事物(Vehicle-To-Everything；V2X)通信的场景条件的实例。
图11示出根据本发明的示例性实施例中的一个的极性码传输器的交织器的流程图。
图12A和图12B示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的S交织器的实例。
图13示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的矩形交织器的实例。
图14示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的三角形交织器的实例。
图15和图16示出根据本发明的示例性实施例的由S交织器输出的子集的实例。
图17示出根据本发明的示例性实施例的由矩形交织器输出的子集的实例。
图18示出根据本发明的示例性实施例的由三角形交织器输出的子集的实例。
图19示出根据本发明的示例性实施例的极性码传输器的误码率(BitError Rate；BER)性能。
附图标号说明
0、3、4、5、6、7、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q58、Q59、Q60、Q61、Q62、Q63：索引；
1、2：用户；
701：硬件处理器；
702：硬件收发器；
703：非暂时性存储媒体；
801：数据生成器；
802：交织器；
803：极性码编码器；
A：预定大小；
A1、A2、A3…、AJ：子集；
Aπ、Bπ：交织位；
B、B0、B1、B2、B3、B4、B5：信息位；
b0、b1、b2、b3、b4、b5：冻结位；
b44、b45、b46、b47、b48、b49：未冻结位；
Q：极性序列；
QF：冻结集合；
QI：未冻结集合；
(QI)：反转未冻结集合；
S601、S602、S603：步骤；
U、V：输入向量；
UE1、UE2、UE3、UE4：用户设备；
W：信道矩阵；
W1、W2、W3、W4、W5、W7：消息；
X、Y：输出向量。
具体实施方式
现将详细参考本发明的当前示例性实施例，附图中示出所述示例性实施例的实例。只要有可能，相同的附图标号在图式和描述中用以指代相同或相似部分。
因此，为解决上文描述的困难，本发明提供一种用部分信息进行极性码传输的方法和使用所述方法的装置。图6为示出根据本发明的一个示例性实施例的使用极性码传输信息的方法的流程图。方法可在基站(BS)或用户设备(UE)处实施。BS和UE都包括可执行本发明的方法的传输器。BS可执行本发明的方法以向UE传输信息。UE可执行本发明的方法以向BS传输信息。本发明的方法还可实施为从UE到UE的传输。参看图6，在步骤S601中，传输器可生成具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据的第一数据包。在步骤S602中，传输器可基于映射算法执行映射第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的数据的可靠性。在步骤S603中，传输器可生成包括交织的第一数据包的第二数据包。
图7示出根据本发明的一个示例性实施例的示例性装置。示例性装置可为BS或UE。示例性装置的硬件将包含但不限于硬件处理器701、可包含集成或分离的传输器和接收器的硬件收发器702以及非暂时性存储媒体703。硬件处理器701电连接到硬件收发器702和非暂时性存储媒体703，且配置为至少用于实施用部分信息进行极性码传输的方法以及其示例性实施例和替代变型。
硬件收发器702可包含一个或多个传输器和接收器，所述传输器和接收器配置成分别在射频中或在毫米波(mmWave)频率中传输和接收信号。硬件收发器702还可执行例如低噪声放大、阻抗匹配、频率混合、上变频或下变频、滤波、放大等的操作。硬件收发器702可各自包含一个或多个模数(analog-to-digital；A/D)转换器和数模(digital-to-analog；D/A)转换器，所述模数转换器和数模转换器配置成在上行链路信号处理期间从模拟信号格式转换成数字信号格式且在下行链路信号处理期间从数字信号格式转换成模拟信号格式。硬件收发器702可进一步包含天线阵列，所述天线阵列可包含传输和接收全向天线波束或定向天线波束的一个或多个天线。
硬件处理器701配置成处理数字信号并根据本发明的所提议的示例性实施例来执行所提议的用部分信息进行极性码传输的方法的程序。此外，硬件处理器701可接入到存储由硬件处理器701分配的程序码、码本配置、缓冲数据以及记录配置的非暂时性存储媒体703。硬件处理器701可通过使用例如微处理器、微控制器、DSP芯片、FPGA等的可编程单元来实施。也可用单独的电子装置或IC来实施硬件处理器701的功能。应注意，可用硬件或软件来实施硬件处理器701的功能。
如先前所描述，在常规的极性码中，由于极性变换可导致在具有较低索引的位与具有较高索引的位之间的可靠性的很大差异，因此极性码的性能降低。本发明的一个主要概念是在用极性码编码之前执行信息位的交织。在此实施方案下，平均位的可靠性，且减小在位之间的可靠性差异。
图8示出根据本发明的一个示例性实施例的极性码传输器。在图8的实例中，极性码传输器可包括数据生成器801、交织器802以及极性码编码器803。数据生成器801、交织器802以及极性码编码器803相互耦接。数据生成器801生成信息位的向量。信息位的向量具有预定大小A。交织器802的输入是信息位的向量。交织器802随后输出交织位Aπ。交织位Aπ的数目等于信息位的数目。换句话说，交织位Aπ的数目等于预定大小A。极性码编码器803的输入是交织位Aπ。极性码编码器803执行极性码的编码并输出代码位。最后，极性码传输器传输代码位。
图9A、图9B、图9C、图9D以及图10示出用于无线高速缓存的不同场景条件的实例。具体地，图9A、图9B、图9C以及图9D示出在5G通信系统中的场景条件。图10示出车辆对所有事物(V2X)通信的场景条件。
图9A、图9B、图9C以及图9D示出在5G通信系统中的场景条件的实例。5G通信系统可包括向多个用户或UE提供网络接入的宏基站(macro-base station；MBS)和小型基站(small base station；SBS)。5G通信系统可为具有架构的网络的部分，所述架构可包含云无线电接入网络(Cloud Radio Access Network；C-RAN)、雾无线电接入网络(Fog RadioAccess Network；F-RAN)、多址边缘计算(Multi-access Edge Computing；MEC)或IAB。在此领域中的文献显示高速缓存可提高数据速率和/或减少时延。
图9A绘示本地高速缓存的实例。在本地高速缓存中，高速缓存可在装置内执行。用户设备UE 1(用户1的装置)可预存储子文件。MBS、SBS或用户设备UE 2(用户2的装置)可向用户设备UE 1发送另一子文件，且用户设备UE 1可将子文件加入到文件中。
图9B绘示装置到装置(Device-To-Device；D2D)高速缓存的实例。用户设备UE 2可向用户设备UE 1发送子文件。用户设备UE 1可预存储接收的子文件。类似地，MBS、SBS或用户设备UE 2可向用户设备UE 1发送另一子文件，且用户设备UE 1可将子文件加入到文件中。
图9C绘示SBS高速缓存的实例。SBS可向用户设备UE 1发送子文件。用户设备UE 1可预存储接收的子文件。类似地，MBS、SBS或用户设备UE2可向用户设备UE 1发送另一子文件，且用户设备UE 1可将子文件加入到文件中。
图9D绘示MBS高速缓存的实例。MBS可向用户设备UE 1发送子文件。用户设备UE 1可预存储接收的子文件。类似地，MBS、SBS或用户设备UE2可向用户设备UE 1发送另一个子文件，且用户设备UE 1可将子文件加入到文件中。
5G通信系统的说明书的第16版包含项目IAB和项目D2D。
图10示出V2X通信的场景条件的实例。在V2X中，车辆交换信息。图10绘示节点、用户设备UE1以及用户设备UE2。用户设备UE1可在车辆上。用户设备UE2可在另一车辆上。节点可为路边单元(Road Side Unit；RSU)。在阶段1(即预储存)中，每个UE可向RSU发送信息。在阶段2(即传递用户请求)中，RSU可向所有UE广播组合信息。在解码之前，每个UE知道其自身的信息。无线高速缓存力图为所有UE提供相同的增益。
图11示出根据本发明的一个示例性实施例的极性码传输器的交织器的流程图。图11的交织器可代替交织器802用于图8的极性码传输器。
如先前所提及，本发明涉及一种用于极性码传输的方法。在常规的极性码中，具有较低索引的位与具有较高索引的位之间的可靠性可存在很大差异。本发明的一个主要概念是在用极性码编码之前执行信息位的交织。另外，本发明的方法可连同无线高速缓存一起实施，其中文件分割成子文件。因此，图11的交织器首先可将集合A分割成J个子集A1,A2,…,AJ。交织器可以几乎相同的可靠性为子集Aj，j＝1,2,…,J分配索引。交织器的目标是为子集Aj的每个高速缓存位提供几乎相同的增益。
首先，定义位bi、位W(bi)以及可靠性等级(从底部)、Qbi的可靠性。平均可靠性比较和平均可靠性等级比较的标准如显示以下。
Figure BDA0002166998790000111
(平均可靠性比较)
Figure BDA0002166998790000112
(平均可靠性等级比较)
图11的交织器的输入可以是极性序列Q。信息大小可以是K。对于j＝1,2,…,J，子集的大小可以是|Aj|，其中∑j|Aj|＝K。交织器的目标是以几乎相同的可靠性获得J个子集(A1,A2,…,AJ)。极性序列Q在第三代合作伙伴计划(3rd Generation PartnershipProject；3GPP)的技术规范TS 38.212中规定。然而，不排除产生替代极性序列Q的其它方法。交织可通过在分割成J个子集(A1,A2,…,AJ)之前排列未冻结集合QI来实施。使用交织器(例如S交织器、矩形交织器或三角形交织器)是很好的选择。
在图11中，交织器的输入可以是极性序列Q。首先，交织器可从极性序列Q中选择冻结集合QF和未冻结集合QI。接着，交织器可将未冻结集合QI的顺序反转到信息位B，且可排列信息位B来输出交织位Bπ。最后，交织器可根据大小{|A1|,|A2|,...,|AJ|}按顺序分割交织位Bπ,且可将交织位Bπ映射到子集A1,A2,…,AJ。
由交织器执行的排列描述如下。对于i＝0,1,…,N-1，长度为N的极性码的索引可以是索引Qi。3GPP TS 38.212标准提供序列Q＝{0,1,2,4,…}中的索引。索引Q0可以是具有最低可靠性的索引。索引QN-1可以是具有最高可靠性的索引。可针对冻结集合QF＝{Q0,Q1,…,QN-K-1}选择(N-K)个冻结位位置。可针对未冻结集合QI＝{QN-K,QN-K+1,…,QN-1}选择K个未冻结位位置。未冻结集合QI的索引可反转以获得反转(QI)＝{QN-1,QN-2,…,QN-K+1,QN-K}。接着，信息位B可分配给反转(QI)。换句话说，B＝{B0,B1,…,BK-1}＝反转(QI)＝{QN-1,QN-2,…,QN-K+1,QN-K}。因此，信息位B0可分配具有最高可靠性的索引。接着，B可交织以输出
Figure BDA0002166998790000113
最后，
Figure BDA0002166998790000114
可分配给A1，
Figure BDA0002166998790000115
可分配给A2，等等且以此类推。
作为图11的描述的总结，交织器执行以下步骤以将极性序列的索引分配给第一数据包的冻结位和信息位(信息位是未冻结位)：从极性序列中选择索引的冻结集合，极性序列包括多个索引；将冻结集合的索引分配给极性码的冻结位；从极性序列中选择索引的未冻结集合；以及将未冻结集合的索引分配给第一数据包。此外，交织器通过以下操作来将未冻结集合的索引分配给第一数据包：反转未冻结集合的索引的顺序；以及将未冻结集合的反转索引分配给第一数据包的位。
图12A、图12B、图13以及图14示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的交织器的实例。图12A、图12B、图13以及图14的交织器的输入可以是在分配反转(QI)之后的信息位B。这些交织器的输出可以是分配给子集A1,A2,…,AJ的交织位Bπ。
图12A和图12B示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的S交织器的实例。S交织器可与输入位的索引形成M×N矩阵。S交织器可执行逐行S读入，且可执行逐列线性读出。
图12A示出S交织器的实例。图12A的S交织器是4×2S交织器。S交织器的输入可具有八个位。图12A的S交织器可输出具有相同大小4的两个子集。S交织器可首先执行输入位的逐行S读入。在执行S读入之后，4×2S交织器可形成4×2矩阵。接着，S交织器可执行输入位的逐列线性读出。图12A的第一列绘示索引0、索引3、索引4以及索引7。图12A的第二列绘示索引1、索引2、索引5以及索引6。因此，交织位Bπ的索引＝0,3,4,7,1,2,5,6。列输出的线性读出：子集1＝0,3,4,7；且子集2＝1,2,5,6。
图12B示出S交织器的另一实例。图12B的S交织器是2×3S交织器。S交织器的输入可具有六个位。不同于图12A的实例，图12B的S交织器可输出具有不同大小的两个子集。S交织器可首先执行输入位的逐行S读入。在执行S读入之后，2×3S交织器可形成2×3矩阵。接着，S交织器可执行输入位的逐列线性读出。图12B的第一列绘示索引0和索引5。图12B的第二列绘示索引1和索引4。图12B的第三列绘示索引2和索引3。因此，交织位Bπ的索引＝0,5,1,4,2,3。图12B的交织器输出具有两个位的子集1，且输出具有四个位的子集2。因此，线性读出输出：子集1＝0,5；且子集2＝1,4,2,3。
图13示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的矩形交织器的实例。矩形交织器可与输入位的索引形成M×N矩阵。矩形交织器可执行逐行线性读入，且可执行逐列线性读出。
图13示出2×3矩形交织器的实例。矩形交织器的输入可具有六个位。图13的矩形交织器可输出具有相同大小2的三个子集。矩形交织器可首先执行输入位的逐行线性读入。在执行线性读入之后，2×3矩形交织器可形成2×3矩阵。接着，矩形交织器可执行输入位的逐列线性读出。图13的第一列绘示索引0和索引3。图13的第二列绘示索引1和索引4。图13的第三列绘示索引2和索引5。因此，交织位Bπ的索引＝0,3,1,4,2,5。列输出的线性读出：子集1＝0,3；子集2＝1,4；以及子集3＝2,5。
图14示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的三角形交织器的实例。三角形交织器可与输入位的索引形成三角形矩阵。三角形交织器可执行逐行线性读入，且可执行逐列线性读出。
图14示出三角形交织器的实例。三角形交织器的输入可具有六个位。图14的三角形交织器可输出具有相同大小2的三个子集。三角形交织器可首先执行输入位的逐行线性读入。在执行线性读入之后，三角形交织器可形成三角形矩阵。接着，三角形交织器可执行输入位的逐列线性读出。图14的第一列绘示索引0、索引1以及索引3。图14的第二列绘示索引2和索引4。图14的第三列绘示索引5。因此，交织位Bπ的索引可＝0,1,3,2,4,5。线性读出可输出：子集1＝0,1；子集2＝3,2；以及子集3＝4,5。
图12A、图12B、图13以及图14示出根据本发明的示例性实施例的由极性码传输器使用的交织器的实例。然而，本发明不限于这些实施例中的实例。本发明的极性码传输器还可使用其它类型的交织器。举例来说，极性传输器还可使用随机交织器。
图15、图16、图17以及图18示出根据本发明的示例性实施例的由交织器输出的子集的实例。子集可对应于无线高速缓存中的子文件。如果高速缓存每个子文件，那么每个高速缓存位可提供几乎相同的增益。图15、图16、图17以及图18的交织器的输入可以是信息位B。从左到右，图15、图16、图17以及图18：极性序列Q和从极性序列Q中选择冻结集合QF和未冻结集合QI；接着反转未冻结集合QI的索引以获得反转(QI)；交织信息位B以输出交织位Bπ；以及最后，根据交织位Bπ输出子集A1,A2,...,AJ。在图15、图16、图17以及图18中，信息位B的交织是不同的。图15和图16绘示使用S交织器的实例。图17绘示使用矩形交织器的实例。图18绘示使用三角形交织器的实例。
首先，冻结集合QF和未冻结集合QI可从极性序列Q中选择。图15、图16、图17以及图18在底部绘示冻结集合QF。冻结位可分配具有最低可靠性的索引Q0和索引Q1。信息位B可具有六个信息位。因此，未冻结集合QI可包含六个索引Q2、索引Q3、索引Q4、索引Q5、索引Q6以及索引Q7。索引可根据其可靠性排序。在图式的顶部处的索引可具有较高的可靠性。在图式的底部处的索引可具有较低的可靠性。
方法接着是反转未冻结集合QI的索引以获得反转(QI)。接着，信息位B可分配给反转(QI)。信息位B0分配给具有最高可靠性的索引Q7。在未冻结集合QI的索引中，索引Q2是具有最低可靠性的索引。信息位B5分配给索引Q2。在图15、图16、图17以及图18的实例中，{B0,B1,B2,B3,B4,B5}＝反转(QI)＝{Q7,Q6,Q5,Q3,Q4,Q2}。在此步骤之后执行交织。由于在这些实例中交织不同，因此每个实例的描述提供如下。
图15和图16示出根据本发明的示例性实施例的由S交织器输出的子集的实例。图15和图16绘示2×3S交织器。图15绘示具有相同大小2的子集A1、子集A2以及子集A3。图16绘示具有不同大小的子集A1、子集A2以及子集A3。
图15和图16的S交织器可首先执行输入位的逐行S读入。在执行S读入之后，2×3S交织器可形成2×3矩阵。接着，S交织器可执行输入位的逐列线性读出。图15和图16的第一列绘示索引0和索引5。第二列绘示索引1和索引4。第三列绘示索引2和索引3。因此，交织位Bπ的索引可＝0,5,1,4,2,3。
图15绘示具有相同大小2的子集A1、子集A2以及子集A3。因此，线性读出可输出：子集A1＝{0,5}；子集A2＝{1,4}；以及子集A3＝{2,3}。图16绘示具有不同大小的子集A1，子集A2以及子集A3：|A1|＝3；|A2|＝2；以及|A3|＝1。线性读出可输出：子集A1＝{0,5,1}；子集A2＝{4,2}；以及子集A3＝{3}。
使用图6的极性码传输信息的方法可使用S交织器来执行步骤S602。第一数据包可包括信息位。使用S交织，传输器可基于S交织映射算法执行映射第一数据包的交织操作。
图17示出根据本发明的示例性实施例的由矩形交织器输出的子集的实例。图17绘示2×3矩形交织器。图17绘示具有相同大小2的子集A1、子集A2以及子集A3。矩形交织器可首先执行输入位的逐行线性读入。在执行线性读入之后，2×3矩形交织器可形成2×3矩阵。接着，矩形交织器可执行输入位的逐列线性读出。图17的第一列绘示索引0和索引3。第二列绘示索引1和索引4。第三列绘示索引2和索引5。因此，交织位Bπ的索引可＝0,3,1,4,2,5。列的线性读出可输出：子集A1＝{0,3}；子集A2＝{1,4}；以及子集A3＝{2,5}。
类似地，使用图6的极性码传输信息的方法可使用矩形交织器来执行步骤S602。第一数据包可包括信息位。使用矩形交织，传输器可基于矩形交织映射算法执行映射第一数据包的交织操作。
图18示出根据本发明的示例性实施例的由三角形交织器输出的子集的实例。图18绘示三角形交织器。图18绘示具有相同大小2的子集A1、子集A2以及子集A3。三角形交织器可首先执行输入位的逐行线性读入。在执行线性读入之后，三角形交织器可形成三角形矩阵。接着，三角形交织器可执行输入位的逐列线性读出。图18的第一列绘示索引0、索引1以及索引3。第二列绘示索引2和索引4。第三列绘示索引5。因此，交织位Bπ的索引可＝0,1,3,2,4,5。列的线性读出可输出：子集A1＝{0,1}；子集A2＝{3,2}；以及子集A3＝{4,5}。
类似地，使用图6的极性码传输信息的方法可使用三角形交织器来执行步骤S602。第一数据包可包括信息位。使用三角形交织，传输器可基于三角形交织映射算法执行映射第一数据包的交织操作。
图15、图16、图17以及图18绘示多个输出子集A1、子集A2以及子集A3。如先前上文所提及，子集可对应于无线高速缓存中的子文件。如果高速缓存每一个子文件，那么每个高速缓存位可提供几乎相同的增益。因此，子集可提供对使用图6的极性码传输信息的方法的改进。在步骤S603中，代替生成第二数据包，传输器可通过分割交织的第一数据包生成多个子集。多个子集中的至少一个子集可包括多个位。换句话说，子集的大小是由子集中的位数给出。多个子集可包括第一子集和第二子集，其中第一子集和第二子集可具有相同大小。然而，在本发明的另一实施例中，第一子集和第二子集可具有不同的大小。
另外，在本发明的另一实施例中，使用图6的极性码传输信息的方法可更包括将未冻结集合的反转索引分配给信息位并生成多个子集。第一数据包可包括信息位。传输器可执行图6的方法，所述方法更包括：从极性序列中选择索引的冻结集合，所述极性序列包括多个索引，其中极性序列的索引呈可靠性增加排序，其中冻结集合的索引具有最低可靠性；将冻结集合的索引分配给极性码的冻结位；从极性序列中选择索引的未冻结集合，其中未冻结集合的任何索引不包括在冻结集合中，且冻结集合的任何索引不包括在未冻结集合中；反转未冻结集合的索引的顺序；以及将未冻结集合的反转索引分配给第一数据包的位，其中生成包括交织的第一数据包的第二数据包包括：通过分割交织的第一数据包生成多个子集，其中平均所生成子集的可靠性。
图19示出根据本发明的示例性实施例的极性码传输器的误码率(BER)性能。图19绘示对于不同S交织器的BER性能。图19绘示，在低信噪比(Signal-to-Noise Ratio；SNR)下，例如SNR＝-5dB，增加|S|值提供较低BER。具体地，在SNR＝-5dB且|S|＝3时，BER<10-1。
在BER＝10-2时，将|S|从|S|＝0增加到|S|＝1提供0.7分贝的SNR增益。进一步将|S|从|S|＝1增加到|S|＝2提供0.5分贝的SNR增益。最后，将|S|从|S|＝2增加到|S|＝3提供1分贝的SNR增益。在BER＝10-3且BER＝10-4时，提供类似的SNR增益。因此，将|S|从|S|＝0增加到|S|＝3提供2.2分贝的SNR增益。
鉴于前述描述，本发明适合于在具有极性码的无线通信系统中使用。5G通信系统采用极性码来实现可靠的数据传输。在数据传输之前，低数据传输的非峰时段可用于传输部分信息。因此，接收器可在解码之前具有部分先验信息(prior information)。先验信息可包含在用户之间交换的信息、不经常更新的数据等。
本发明的方法和装置执行交织来平均信息块或子集的先验信息的可靠性。因为接收器可在解码之前已经具有部分先验信息，所以改进了误差校正能力且由信息子集提供的增益平均地分配。
本申请的所发明实施例的详细描述中使用的元件、动作或指令不应解释为对本发明来说绝对关键或必要的，除非明确地如此描述。此外，如本文中所使用，每个不定冠词“一(a/an)”可包含大于一个项目。如果想表示只有一个项目，那么可以使用术语“单个(asingle)”或类似语言。此外，如本文中所使用，在多个项目和/或多个项目种类的列表之前的术语“中的任一个”希望包含所述项目和/或项目种类个别地或结合其它项目和/或其它项目种类“中的任一个”、“中的任何组合”、“中的任何多个”和/或“中的多个的任何组合”。此外，如本文中所使用，术语“集合”是希望包含任何数目个项目，所述集合包含零个。此外，如本文中所使用，术语“数目”是希望包含任何数目，所述数目包含零个。
所属领域的技术人员将显而易见，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对所发明的实施例的结构作出各种修改和变化。鉴于前述内容，希望本发明涵盖属于所附权利要求书和其等效物的范围内的本发明的修改及变化。

Claims (20)

1.一种使用极性码传输信息的方法，所述方法包括：
生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据；
基于映射算法执行映射所述第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的所述数据的可靠性；以及
生成第二数据包，所述第二数据包包括交织的第一数据包。
2.根据权利要求1所述的使用极性码传输信息的方法，其中所述方法更包括：
从极性序列中选择索引的冻结集合，所述极性序列包括多个索引；
将所述冻结集合的所述索引分配给所述极性码的冻结位；
从所述极性序列中选择索引的未冻结集合；以及
将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包。
3.根据权利要求2所述的使用极性码传输信息的方法，其中将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包包括：
反转所述未冻结集合的所述索引的顺序；以及
将所述未冻结集合的所述反转索引分配给所述第一数据包的位。
4.根据权利要求1所述的使用极性码传输信息的方法，其中执行映射所述第一数据包的所述交织操作是基于S交织映射算法。
5.根据权利要求1所述的使用极性码传输信息的方法，其中执行映射所述第一数据包的所述交织操作是基于矩形交织映射算法。
6.根据权利要求1所述的使用极性码传输信息的方法，其中执行映射所述第一数据包的所述交织操作是基于三角形交织映射算法。
7.根据权利要求1所述的使用极性码传输信息的方法，其中生成包括所述交织的第一数据包的所述第二数据包包括：
通过分割所述交织的第一数据包生成多个子集。
8.一种基站，包括：
传输器；
接收器；以及
处理器，耦接到所述传输器及所述接收器，且配置成：
生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用或多个用户的数据；
基于映射算法执行映射所述第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的所述数据的所述可靠性；以及
生成第二数据包，所述第二数据包包括交织的第一数据包。
9.根据权利要求8所述的基站，其中所述处理器进一步配置成：
从极性序列中选择索引的冻结集合，所述极性序列包括多个索引；
将所述冻结集合的所述索引分配给所述极性码的冻结位；
从所述极性序列中选择索引的未冻结集合；以及
将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包。
10.根据权利要求9所述的基站，其中所述处理器配置成将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包，包括：
反转所述未冻结集合的所述索引的所述顺序；以及
将所述未冻结集合的所述反转索引分配给所述第一数据包的位。
11.根据权利要求8所述的基站，其中所述处理器配置成基于S交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
12.根据权利要求8所述的基站，其中所述处理器配置成基于矩形交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
13.根据权利要求8所述的基站，其中所述处理器配置成基于三角形交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
14.根据权利要求8所述的基站，其中所述处理器配置成通过被配置成执行以下操作来生成包括交织的第一数据包的所述第二数据包：
通过分割所述交织的第一数据包来生成多个子集。
15.一种用户设备(UE)，包括：
传输器；
接收器；以及
处理器，耦接到所述传输器及所述接收器，且配置成：
生成第一数据包，所述第一数据包具有预定大小且包括多个应用的数据；
基于映射算法执行映射所述第一数据包的交织操作，以平均多个应用或多个用户的所述数据的所述可靠性；以及
生成第二数据包，所述第二数据包包括交织的第一数据包。
16.根据权利要求15所述的用户设备，其中所述处理器进一步配置成：
从极性序列中选择索引的冻结集合，所述极性序列包括多个索引；
将所述冻结集合的所述索引分配给所述极性码的冻结位；
从所述极性序列中选择索引的未冻结集合；以及
将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包。
17.根据权利要求16所述的用户设备，其中所述处理器配置成将所述未冻结集合的所述索引分配给所述第一数据包，包括：
反转所述未冻结集合的所述索引的所述顺序；以及
将所述未冻结集合的所述反转索引分配给所述第一数据包的位。
18.根据权利要求15所述的用户设备，其中所述处理器配置成基于S交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
19.根据权利要求15所述的用户设备，其中所述处理器配置成基于矩形交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
20.根据权利要求15所述的用户设备，其中所述处理器配置成基于三角形交织映射算法来执行映射所述第一数据包的所述交织操作。
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