CN111034080A - 减小针对极性码的最大似然解码的搜索空间 - Google Patents

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Abstract

本公开的某些方面一般涉及用于进行编码的技术，一般包括：获得有效载荷；确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，该分发至少部分地基于极性解码树中给诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；通过将非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流，该交织通过以下操作进行：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及通过使用极性码对信息流进行编码来生成码字。

Description

减小针对极性码的最大似然解码的搜索空间
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年8月21日提交的美国申请No.15/682,387的优先权，该美国申请已被转让给本申请受让人并通过援引整体纳入于此。
技术领域
本公开的某些方面一般涉及对信息比特进行编码，尤其涉及用于减小针对极性码的最大似然(ML)解码的搜索空间的方法和装置。
引言
无线通信系统被广泛部署以提供诸如电话、视频、数据、消息接发、和广播等各种电信服务。典型的无线通信系统可采用能够通过共享可用系统资源(例如，带宽、发射功率)来支持与多个用户通信的多址技术。此类多址技术的示例包括长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统、和时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。
在一些示例中，无线多址通信系统可包括数个基站，每个基站同时支持多个通信设备(另外被称为用户装备(UE))的通信。在LTE或LTE-A网络中，包含一个或多个基站的集合可定义演进型B节点(eNB)。在其他示例中(例如，在下一代或5G网络中)，无线多址通信系统可包括与数个中央单元(CU)(例如，中央节点(CN)、接入节点控制器(ANC)等)处于通信的数个分布式单元(DU)(例如，边缘单元(EU)、边缘节点(EN)、无线电头端(RH)、智能无线电头端(SRH)、传送接收点(TRP)等)，其中与中央单元处于通信的一个或多个分布式单元的集合可定义接入节点(例如，新无线电基站(NR BS)、新无线电B节点(NR NB)、网络节点、5G NB、gNB等)。基站或DU可与一组UE在下行链路信道(例如，用于从基站至UE的传输)和上行链路信道(例如，用于从UE至基站或分布式单元的传输)上进行通信。
这些多址技术已经在各种电信标准中被采纳以提供使不同的无线设备能够在城市、国家、地区、以及甚至全球级别上进行通信的共同协议。新兴电信标准的示例是新无线电(NR)，例如，5G无线电接入。NR是对由第三代伙伴项目(3GPP)颁布的LTE移动标准的一组增强。它被设计成通过改善频谱效率、降低成本、改善服务、利用新频谱、并且更好地与在下行链路(DL)和上行链路(UL)上使用具有循环前缀(CP)的OFDMA的其他开放标准进行整合来更好地支持移动宽带因特网接入，以及支持波束成形、多输入多输出(MIMO)天线技术和载波聚集。
附加地，预期NR将引入改进数据的传送和接收的新的编码和解码方案。例如，极性码目前被认为是用于下一代无线系统(诸如NR)中的纠错的候选。极性码是编码理论中相对近期的突破，其已被证实可以渐近地(对于逼近无穷的码大小N)达到香农容量。然而，虽然极性码在N的较大值下表现良好，但对于N的较低值，极性码遭受不良的最小距离，从而导致诸如相继消去列表(SCL)解码等技术的发展，此类技术利用在极性内码之上的具有极佳最小距离的简单外码(诸如CRC或奇偶校验)，以使得经组合码具有极佳的最小距离。
然而，随着对移动宽带接入的需求持续增长，存在对NR技术进一步改进的需求，诸如对NR的编码和解码方案的改进。优选地，这些改进应当适用于其他多址技术以及采用这些技术的电信标准。
一些实施例的简要概述
以下概述了本公开的一些方面以提供对所讨论的技术的基本理解。此概述不是本公开的所有构想到的特征的详尽综览，并且既非旨在标识出本公开的所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以概述形式给出本公开的一个或多个方面的一些概念作为稍后给出的更详细描述之序言。
本公开的某些方面提供了一种用于网络中的无线通信的方法。该方法一般包括：获得待传送的有效载荷；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，该分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；通过将这些非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及通过使用极性码对该信息流进行编码来生成码字。
本公开的某些方面提供了一种用于在网络中进行无线通信的装置。该装置一般包括至少一个处理器，其被配置成：获得待传送的有效载荷；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，该分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；通过将这些非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及通过使用极性码对该信息流进行编码来生成码字。该装置一般还包括与该至少一个处理器耦合的存储器。
本公开的某些方面提供了一种用于在网络中进行无线通信的装备。该方法一般包括：用于获得待传送的有效载荷的装置；用于在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特的装置，该分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；用于通过将这些非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流的装置，其中交织包括：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及用于通过使用极性码对该信息流进行编码来生成码字的装置。
本公开的某些方面提供了用于在网络中进行无线通信的非瞬态计算机可读介质。该非瞬态计算机可读介质一般包括指令，该指令在由至少一个处理器执行时将该至少一个处理器配置成：获得待传送的有效载荷；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，该分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；通过将这些非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及通过使用极性码对该信息流进行编码来生成码字。
本公开的某些方面提供了一种用于网络中的无线通信的方法。该方法一般包括：接收码字；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及至少通过对该内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对该码字进行解码。
本公开的某些方面提供了一种用于在网络中进行无线通信的装置。该装置一般包括至少一个处理器，其被配置成：接收码字；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及至少通过对该内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对该码字进行解码。该装置一般还包括与该至少一个处理器耦合的存储器。
本公开的某些方面提供了一种用于在网络中进行无线通信的装备。该方法一般包括：用于接收码字的装置；用于在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合的装置，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于该极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及用于至少通过对该内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对该码字进行解码的装置。
本公开的某些方面提供了用于在网络中进行无线通信的非瞬态计算机可读介质。该非瞬态计算机可读介质一般包括指令，该指令在由至少一个处理器执行时将该至少一个处理器配置成：接收码字；在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于该极性解码树中的内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及至少通过对该内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对该码字进行解码。
这些技术可实施在方法、装置(装备)和计算机程序产品中。在结合附图研读了下文对本发明的具体示例性实施例的描述之后，本发明的其他方面、特征和实施例对于本领域普通技术人员将是明显的。尽管本发明的特征在以下可能是针对某些实施例和附图来讨论的，但本发明的全部实施例可包括本文所讨论的一个或多个有利特征。换言之，尽管可能讨论了一个或多个实施例具有某些有利特征，但也可以根据本文讨论的本发明的各种实施例使用一个或多个此类特征。以类似方式，尽管示例性实施例在下文可能是作为设备、系统或方法实施例进行讨论的，但是应当领会，此类示例性实施例可以在各种设备、系统、和方法中实现。
附图简述
为了能详细理解本公开的以上陈述的特征所用的方式，可参照各方面来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中解说。然而应该注意，附图仅解说了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可允许有其他等同有效的方面。
图1是概念性地解说根据本公开的某些方面的示例电信系统的框图。
图2是解说根据本公开的某些方面的分布式RAN的示例逻辑架构的框图。
图3是解说根据本公开的某些方面的分布式RAN的示例物理架构的示图。
图4是概念性地解说根据本公开的某些方面的示例BS和用户装备(UE)的设计的框图。
图5是示出根据本公开的某些方面的用于实现通信协议栈的示例的示图。
图6解说了根据本公开的某些方面的示例无线设备的框图。
图7是解说根据本公开的某些方面的编码器的简化框图。
图8是解说根据本公开的某些方面的解码器的简化框图。
图9解说了根据本公开的某些方面的DL中心式子帧的示例。
图10解说了根据本公开的某些方面的UL中心式子帧的示例。
图11A解说了根据本公开的某些方面的用于对信息比特进行编码的示例操作。
图11B解说了根据本公开的某些方面的用于对信息比特进行解码的示例操作。
图12A-12B解说了根据本公开的某些方面的示例编码和解码过程。
图13解说了根据本公开的某些方面的示例解码树。
图14解说了根据本公开的某些方面的用于确定如何将外码比特分发到解码树的叶节点内的示例算法。
图15解说了根据本公开的某些方面的示例解码树。
图15A-15D解说了根据本公开的某些方面的图15中已被拆分以易于查看的解码树。
图16解说了根据本公开的某些方面的在应用减小解码树中某些节点的ML解码搜索空间大小的算法之后的示例解码树。
图16A-16D解说了根据本公开的某些方面的图16中已被拆分以易于查看的解码树。
为了促进理解，在可能之处使用了相同的附图标记来指定各附图共有的相同要素。构想了一个实施例中所公开的要素可有益地用在其他实施例而无需具体引述。
详细描述
本公开的各方面提供了用于对信息比特进行编码的装置、方法、处理系统、以及计算机可读介质。这种编码可以被用于例如压缩或存储，或被用于网络(包括无线网络)中的传输。例如，这种编码可被采用于新无线电(NR)(新无线电接入技术或5G技术)无线通信系统。应当理解，虽然本公开的各方面是关于无线通信系统提出的，但本文所给出的技术不限于这种无线通信系统。例如，本文所给出的技术可以等同地适用于压缩或存储，或适用于其它通信系统，诸如光纤通信系统、硬线铜通信系统等等。换言之，本文所给出的技术可被应用于使用编码器的任何系统。
NR可支持各种无线通信服务，诸如以宽带宽(例如，超过80MHz)为目标的增强型移动宽带(eMBB)、以高载波频率(例如，60GHz)为目标的毫米波(mmW)、以非后向兼容的MTC技术为目标的大规模MTC(mMTC)、和/或以超可靠低等待时间通信(URLLC)为目标的关键任务。这些服务可包括等待时间和可靠性要求。这些服务还可具有不同的传输时间区间(TTI)以满足相应的服务质量(QoS)要求。另外，这些服务可以在相同子帧中共存。
本公开的各方面涉及对信息比特进行编码以供传输，尤其涉及减小针对极性码的最大似然(ML)解码的搜索空间。例如，本公开的各方面提出一种编码技术，藉此可以有策略地分发冗余的外码比特以减小极性解码树的某些节点处的搜索空间大小。根据各方面，减小解码树中某些节点的ML搜索空间大小可允许解码器在解码树中更高位置处执行更高效的ML解码，藉此减少解码等待时间。
示例无线通信系统
本文所描述的技术可用于各种无线通信网络，诸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA及其他网络。术语“网络”和“系统”常常可互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用地面无线电接入(UTRA)、cdma2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)和CDMA的其他变体。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可实现诸如全球移动通信系统(GSM)之类的无线电技术。OFDMA网络可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、
Figure BDA0002387165900000071
等的无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两者中的3GPP长期演进(LTE)及高级LTE(LTE-A)是UMTS的使用E-UTRA的新版本，其在下行链路上采用OFDMA而在上行链路上采用SC-FDMA。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A和GSM在来自名为“第3代伙伴项目”(3GPP)的组织的文献中描述。cdma2000和UMB在来自名为“第3代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术可被用于各无线网络和无线电技术。附加地，本文所给出的技术可被用于各种其它非无线通信网络，诸如光纤网络、硬线“铜”网络等等，或被用于数字存储或压缩中。换言之，本文所给出的技术可被用于包括编码器的任何系统。
图1解说了其中可以执行本公开的各方面以例如减小针对极性码的最大似然(ML)解码的搜索空间的示例无线网络100(诸如新无线电(NR)或5G网络)。在一些情形中，网络100可以是光纤网络、硬线“铜”网络等等。
如图1中所解说的，无线网络100可包括数个BS 110和其他网络实体。BS可以是与UE进行通信的站。每个BS 110可为特定地理区域提供通信覆盖。在3GPP中，术语“蜂窝小区”可指代B节点的覆盖区域和/或服务该覆盖区域的B节点子系统，这取决于使用该术语的上下文。在NR系统中，术语“蜂窝小区”和eNB、B节点、5G NB、AP、NR BS、NR BS、BS、或TRP可以是可互换的。在一些示例中，蜂窝小区可以不一定是驻定的，并且该蜂窝小区的地理区域可根据移动基站的位置而移动。在一些示例中，基站可通过各种类型的回程接口(诸如直接物理连接、虚拟网络、或使用任何合适的传输网络的类似物)来彼此互连和/或互连至无线网络100中的一个或多个其他基站或网络节点(未示出)。
一般而言，在给定的地理区域中可部署任何数目的无线网络。每个无线网络可支持特定的无线电接入技术(RAT)，并且可在一个或多个频率上工作。RAT也可被称为无线电技术、空中接口等。频率也可被称为载波、频率信道等。每个频率可在给定地理区域中支持单个RAT以避免不同RAT的无线网络之间的干扰。在一些情形中，NR或5G RAT网络可采用多层面网络架构来部署。
BS可提供对宏蜂窝小区、微微蜂窝小区、毫微微蜂窝小区、和/或其他类型的蜂窝小区的通信覆盖。宏蜂窝小区可覆盖相对较大的地理区域(例如，半径为数千米)，并且可允许无约束地由具有服务订阅的UE接入。微微蜂窝小区可覆盖相对较小的地理区域，并且可允许无约束地由具有服务订阅的UE接入。毫微微蜂窝小区可覆盖相对较小的地理区域(例如，住宅)且可允许有约束地由与该毫微微蜂窝小区有关联的UE(例如，封闭订户群(CSG)中的UE、住宅中用户的UE等)接入。用于宏蜂窝小区的BS可被称为宏BS。用于微微蜂窝小区的BS可被称为微微BS。用于毫微微蜂窝小区的BS可被称为毫微微BS或家用BS。在图1中所示的示例中，BS 110a、110b和110c可以分别是用于宏蜂窝小区102a、102b和102c的宏BS。BS110x可以是用于微微蜂窝小区102x的微微BS。BS 110y和110z可以分别是用于毫微微蜂窝小区102y和102z的毫微微BS。BS可支持一个或多个(例如，三个)蜂窝小区。
无线网络100还可包括中继站。中继站是从上游站(例如，BS或UE)接收数据和/或其他信息的传输并向下游站(例如，UE或BS)发送该数据和/或其他信息的传输的站。中继站还可以是为其他UE中继传输的UE。在图1中所示的示例中，中继站110r可与BS 110a和UE120r进行通信以促成BS 110a与UE 120r之间的通信。中继站也可被称为中继BS、中继等。
无线网络100可以是包括不同类型的BS(例如，宏BS、微微BS、毫微微BS、中继等)的异构网络。这些不同类型的BS可具有不同发射功率电平、不同覆盖区域、以及对无线网络100中的干扰的不同影响。例如，宏BS可具有高发射功率电平(例如，20瓦)，而微微BS、毫微微BS和中继可具有较低的发射功率电平(例如，1瓦)。
无线网络100可支持同步或异步操作。对于同步操作，各BS可具有类似的帧定时，并且来自不同BS的传输可以在时间上大致对齐。对于异步操作，各BS可具有不同的帧定时，并且来自不同BS的传输可能在时间上并不对齐。本文中所描述的技术可被用于同步和异步操作两者。
网络控制器130可耦合到一组BS并提供对这些BS的协调和控制。网络控制器130可经由回程与BS 110进行通信。BS 110还可例如经由无线或有线回程直接或间接地彼此通信。
UE 120(例如，120x、120y等)可分散遍及无线网络100，并且每个UE可以是驻定或移动的。UE 102也可被称为移动站、终端、接入终端、订户单元、站、客户端装备(CPE)、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持式设备、膝上型计算机、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、平板设备、相机、游戏设备、上网本、智能本、超级本、医疗设备或医疗装备、生物测定传感器/设备、可穿戴设备(诸如智能手表、智能服装、智能眼镜、智能腕带、智能珠宝(例如，智能戒指、智能项链等))、娱乐设备(例如，音乐设备、视频设备、卫星无线电等)、车辆组件或传感器、智能计量仪/传感器、工业制造装备、全球定位系统设备、或者被配置成经由无线或有线介质进行通信的任何其他合适的设备。一些UE可被认为是演进型或机器类型通信(MTC)设备或演进型MTC(eMTC)设备。MTC和eMTC UE包括例如机器人、无人机、远程设备、传感器、计量仪、监视器、位置标签等，其可与BS、另一设备(例如，远程设备)或某一其他实体通信。无线节点可例如经由有线或无线通信链路来为网络(例如，广域网，诸如因特网或蜂窝网络)提供连通性或提供至该网络的连通性。一些UE可被认为是物联网(IoT)设备。
在图1中，带有双箭头的实线指示UE与服务BS之间的期望传输，服务BS是被指定为在下行链路和/或上行链路上服务该UE的BS。带有双箭头的虚线指示UE与BS之间的干扰传输。
某些无线网络(例如，LTE)在下行链路上利用正交频分复用(OFDM)并在上行链路上利用单载波频分复用(SC-FDM)。OFDM和SC-FDM将系统带宽划分成多个(K个)正交副载波，这些副载波也常被称为频调、频槽等。每个副载波可用数据来调制。一般而言，调制码元在OFDM下是在频域中发送的，而在SC-FDM下是在时域中发送的。毗邻副载波之间的间隔可以是固定的，且副载波的总数(K)可取决于系统带宽。例如，副载波的间隔可以是15kHz，而最小资源分配(称为‘资源块’)可以是12个副载波(或180kHz)。因此，对于1.25、2.5、5、10或20兆赫兹(MHz)的系统带宽，标称FFT大小可以分别等于128、256、512、1024或2048。系统带宽还可被划分成子带。例如，子带可覆盖1.08MHz(即，6个资源块)，并且对于1.25、2.5、5、10或20MHz的系统带宽，可分别有1、2、4、8或16个子带。
虽然本文所描述的示例的各方面可与LTE技术相关联，但本公开的各方面可适用于其它网络通信系统，诸如NR/5G。
NR可在上行链路和下行链路上利用具有CP的OFDM并且包括对使用TDD的半双工操作的支持。可支持100MHz的单个分量载波带宽。NR资源块可在0.1ms历时上跨越具有75kHz的副载波带宽的12个副载波。每个无线电帧可包括具有10ms的长度的50个子帧。因此，每个子帧可具有0.2ms的长度。每个子帧可指示用于数据传输的链路方向(即，DL或UL)，并且用于每个子帧的链路方向可动态切换。每个子帧可包括DL/UL数据以及DL/UL控制数据。用于NR的UL和DL子帧可在以下参照图6和7更详细地描述。可支持波束成形并且可动态配置波束方向。还可支持具有预编码的MIMO传输。DL中的MIMO配置可支持至多达8个发射天线(具有至多达8个流的多层DL传输)和每UE至多达2个流。可支持每UE至多达2个流的多层传输。可使用至多达8个服务蜂窝小区来支持多个蜂窝小区的聚集。替换地，除了基于OFDM之外，NR可支持不同的空中接口。NR网络可包括诸如CU和/或DU之类的实体。
在一些示例中，可调度对空中接口的接入，其中调度实体(例如，基站)分配用于在其服务区域或蜂窝小区内的一些或全部设备和装备间的通信的资源。在本公开内，如以下进一步讨论的，调度实体可以负责调度、指派、重配置、以及释放用于一个或多个下级实体的资源。即，对于被调度的通信而言，下级实体利用由调度实体分配的资源。基站不是可用作调度实体的唯一实体。即，在一些示例中，UE可用作调度实体，从而调度用于一个或多个下级实体(例如，一个或多个其他UE)的资源。在这一示例中，该UE正充当调度实体，并且其他UE利用由该UE调度的资源来进行无线通信。UE可在对等(P2P)网络中和/或在网状网络中充当调度实体。在网状网络示例中，UE除了与调度实体通信之外还可以可任选地直接彼此通信。
由此，在具有对时频资源的经调度接入并且具有蜂窝配置、P2P配置和网状配置的无线通信网络中，调度实体和一个或多个下级实体可利用所调度的资源来通信。
如以上所提及的，RAN可包括CU和DU。NR BS(例如，gNB、5G B节点、B节点、传送接收点(TRP)、接入点(AP))可对应于一个或多个BS。NR蜂窝小区可被配置为接入蜂窝小区(ACell)或仅数据蜂窝小区(DCell)。例如，RAN(例如，中央单元或分布式单元)可配置这些蜂窝小区。DCell可以是用于载波聚集或双连通性但不用于初始接入、蜂窝小区选择/重选、或切换的蜂窝小区。在一些情形中，DCell可以不传送同步信号——在一些情形中，DCell可以传送SS。NR BS可向UE传送下行链路信号以指示蜂窝小区类型。基于该蜂窝小区类型指示，UE可与NR BS通信。例如，UE可基于所指示的蜂窝小区类型来确定要考虑用于蜂窝小区选择、接入、切换和/或测量的NR BS。
图2解说了分布式无线电接入网(RAN)200的示例逻辑架构，其可在图1中所解说的无线通信系统中实现。5G接入节点206可包括接入节点控制器(ANC)202。ANC可以是分布式RAN 200的中央单元(CU)。到下一代核心网(NG-CN)204的回程接口可在ANC处终接。到相邻下一代接入节点(NG-AN)的回程接口可在ANC处终接。ANC可包括一个或多个TRP 208(其还可被称为BS、NR BS、B节点、5G NB、AP或某一其他术语)。如上所述，TRP可与“蜂窝小区”可互换地使用。
TRP 208可以是DU。TRP可连接到一个ANC(ANC 202)或者一个以上ANC(未解说)。例如，对于RAN共享、无线电即服务(RaaS)和因服务而异的AND部署，TRP可连接到一个以上ANC。TRP可包括一个或多个天线端口。TRP可被配置成个体地(例如，动态选择)或联合地(例如，联合传输)服务至UE的话务。
本地架构200可被用来解说去程(fronthaul)定义。该架构可被定义为支持跨不同部署类型的去程解决方案。例如，该架构可以基于传送网络能力(例如，带宽、等待时间和/或抖动)。
该架构可与LTE共享特征和/或组件。根据各方面，下一代AN(NG-AN)210可支持与NR的双连通性。对于LTE和NR，NG-AN可共享共用去程。
该架构可实现各TRP 208之间和之中的协作。例如，可在TRP内和/或经由ANC 202跨各TRP预设协作。根据各方面，可以不需要/不存在TRP间接口。
根据各方面，拆分逻辑功能的动态配置可存在于架构200内。如将参照图5更详细地描述的，可在DU或CU处(例如，分别在TRP或ANC处)可适应性地放置无线电资源控制(RRC)层、分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层、媒体接入控制(MAC)层、以及物理(PHY)层。根据某些方面，BS可包括中央单元(CU)(例如，ANC 202)和/或一个或多个分布式单元(例如，一个或多个TRP 208)。
图3解说了根据本公开的各方面的分布式RAN 300的示例物理架构。集中式核心网单元(C-CU)302可主存核心网功能。C-CU可被集中地部署。C-CU功能性可被卸载(例如，至高级无线服务(AWS))以力图处置峰值容量。
集中式RAN单元(C-RU)304可主存一个或多个ANC功能。可任选地，C-RU可在本地主存核心网功能。C-RU可具有分布式部署。C-RU可以更靠近网络边缘。
DU 306可主存一个或多个TRP(边缘节点(EN)、边缘单元(EU)、无线电头端(RH)、智能无线电头端(SRH)等)。DU可位于具有射频(RF)功能性的网络的边缘处。
图4解说了图1中所解说的BS 110和UE 120的示例组件，其可被用来实现本公开的各方面。如上所述，BS可包括TRP。BS 110和UE 120的一个或多个组件可被用来实践本公开的各方面。例如，UE 120的天线452、Tx/Rx 222、处理器466、458、464和/或控制器/处理器480、和/或BS 110的天线434、处理器460、420、438和/或控制器/处理器440可用于执行在本文中描述且参照图11解说的操作。
根据各方面，对于受约束关联场景，基站110可以是图1中的宏BS 110c，并且UE120可以是UE 120y。基站110也可以是某种其他类型的基站。基站110可装备有天线434a到434t，并且UE 120可装备有天线452a到452r。
在基站110处，发射处理器420可接收来自数据源412的数据以及来自控制器/处理器440的控制信息。控制信息可以用于物理广播信道(PBCH)、物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理混合ARQ指示符信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)等等。数据可以用于物理下行链路共享信道(PDSCH)等等。处理器420可处理(例如，编码和码元映射)数据和控制信息以分别获得数据码元和控制码元。处理器420还可生成(例如，用于PSS、SSS、以及因蜂窝小区而异的参考信号的)参考码元。发射(TX)多输入多输出(MIMO)处理器430可在适用的情况下对数据码元、控制码元、和/或参考码元执行空间处理(例如，预编码)，并且可将输出码元流提供给调制器(MOD)432a到432t。每个调制器432可处理各自的输出码元流(例如，针对OFDM等等)以获得输出采样流。每个调制器432可进一步处理(例如，转换至模拟、放大、滤波、及上变频)输出采样流以获得下行链路信号。来自调制器432a到432t的下行链路信号可分别经由天线434a到434t被发射。
在UE 120处，天线452a到452r可接收来自基站110的下行链路信号并可分别向解调器(DEMOD)454a到454r提供收到信号。每个解调器454可调理(例如，滤波、放大、下变频、以及数字化)各自的收到信号以获得输入采样。每个解调器454可进一步处理输入采样(例如，针对OFDM等)以获得收到码元。MIMO检测器456可从所有解调器454a到454r获得收到码元，在适用的情况下对这些收到码元执行MIMO检测，并提供检出码元。接收处理器458可处理(例如，解调、解交织、以及解码)这些检出码元，将经解码的给UE 120的数据提供给数据阱460，并且将经解码的控制信息提供给控制器/处理器480。
在上行链路上，在UE 120处，发射处理器464可接收并处理来自数据源462的(例如，用于物理上行链路共享信道(PUSCH)的)数据以及来自控制器/处理器480的(例如，用于物理上行链路控制信道(PUCCH)的)控制信息。发射处理器464还可生成参考信号的参考码元。来自发射处理器464的码元可在适用的情况下由TX MIMO处理器466预编码，由解调器454a到454r进一步处理(例如，针对SC-FDM等)，并且向基站110传送。在BS 110处，来自UE120的上行链路信号可由天线434接收，由调制器432处理，在适用的情况下由MIMO检测器436检测，并由接收处理器438进一步处理以获得经解码的由UE 120发送的数据和控制信息。接收处理器438可将经解码数据提供给数据阱439并将经解码控制信息提供给控制器/处理器440。
控制器/处理器440和480可分别指导基站110和UE 120处的操作。基站110处的处理器440和/或其他处理器和模块可执行或指导例如图6中所解说的功能框、和/或用于本文中所描述的技术的其他过程的执行。UE 120处的处理器480和/或其他处理器和模块还可执行或指导图7中所解说的功能框、和/或用于本文中所描述的技术的其他过程的执行。存储器442和482可分别存储用于BS 110和UE 120的数据和程序代码。调度器444可以调度UE以进行下行链路和/或上行链路上的数据传输。
图5解说了示出根据本公开的各方面的用于实现通信协议栈的示例的示图500。所解说的通信协议栈可由在5G系统(例如，支持基于上行链路的移动性的系统)中操作的设备来实现。示图500解说了包括无线电资源控制(RRC)层510、分组数据汇聚协议(PDCP)层515、无线电链路控制(RLC)层520、媒体接入控制(MAC)层525和物理(PHY)层530的通信协议栈。在各种示例中，协议栈的这些层可被实现为分开的软件模块、处理器或ASIC的部分、由通信链路连接的非共处一地的设备的部分、或其各种组合。共处一地和非共处一地的实现可例如在协议栈中用于网络接入设备(例如，AN、CU和/或DU)或UE。
第一选项505-a示出了协议栈的拆分实现，其中协议栈的实现在集中式网络接入设备(例如，图2中的ANC 202)与分布式网络接入设备(例如，图2中的DU 208)之间拆分。在第一选项505-a中，RRC层510和PDCP层515可由中央单元实现，而RLC层520、MAC层525和PHY层530可由DU实现。在各种示例中，CU和DU可共处一地或非共处一地。第一选项505-a在宏蜂窝小区、微蜂窝小区、或微微蜂窝小区部署中可以是有用的。
第二选项505-b示出了协议栈的统一实现，其中协议栈是在单个网络接入设备(例如，接入节点(AN)、新无线电基站(NR BS)、新无线电B节点(NR NB)、网络节点(NN)等)中实现的。在第二选项中，RRC层510、PDCP层515、RLC层520、MAC层525、以及PHY层530各自可由AN实现。第二选项505-b在毫微微蜂窝小区部署中可以是有用的。
不管网络接入设备实现部分还是全部的协议栈，UE都可实现整个协议栈(例如，RRC层510、PDCP层515、RLC层520、MAC层525、以及PHY层530)。
图6解说了可在来自图1的无线通信系统内采用的无线通信设备602中可以利用的各种组件。无线通信设备602是可被配置成实现本文所描述的各种方法(例如用于减小针对极性码的ML解码的搜索空间的方法)的设备的示例。无线通信设备602可以是来自图1的BS110或任何用户装备120。
无线通信设备602可包括处理器604，该处理器604控制无线通信设备602的操作。处理器604也可被称为中央处理单元(CPU)。可包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两者的存储器606向处理器604提供指令和数据。存储器606的一部分还可包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器604通常基于存储器606内存储的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器606中的指令可被执行以实现本文所描述的方法。
无线通信设备602还可包括外壳608，该外壳608可包括发射机610和接收机612以允许无线通信设备602与远程位置之间的数据传送和接收。发射机610和接收机612可被组合成收发机614。单个或多个发射天线616可被附连到外壳608并且电耦合到收发机614。无线通信设备602还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、以及多个收发机。
无线通信设备602还可包括信号检测器618，该信号检测器618可被用于力图检测并量化由收发机614接收到的信号的电平。信号检测器618可检测诸如总能量、每副载波每码元能量、功率谱密度之类的信号以及其它信号。无线通信设备602还可包括数字信号处理器(DSP)620以用于对信号进行处理。
附加地，无线通信设备602还可包括编码器622以用于对信号进行编码以供传输。例如，在一些情形中，编码器622可被配置成将冗余的外码比特分发/指派到极性解码树的各节点中，例如以减小针对极性码的ML解码的搜索空间，如下所述。在一些情形中，编码器622可被配置成执行本文例如参照图11A所给出的各操作。虽然编码器622被示为单个编码器，但应当理解，编码器622可包括被配置成执行本文所给出的技术的一个或多个编码器(例如，外码编码器和内码编码器)。
进一步，无线通信设备602可包括解码器624以用于对使用本文所给出的技术来编码的收到信号进行解码。例如，在一些情形中，解码器624可被配置成对码字进行解码，在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于极性解码树中诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小。在一些情形中，解码器624可被配置成执行本文例如参照图11B所给出的各操作。虽然解码器624被示为单个解码器，但应当理解，解码器624可包括被配置成执行本文所给出的技术的一个或多个解码器(例如，外码解码器和内码解码器)。
无线通信设备602的各个组件可由总线系统626耦合在一起，该总线系统626除了数据总线之外还可包括功率总线、控制信号总线和状态信号总线。根据以下讨论的本公开的各方面，处理器604可被配置成访问存储器606中所存储的指令以执行无连接访问。
图7是解说了根据本公开的某些方面的编码器的简化框图。图7解说了射频(RF)调制解调器704的一部分，该RF调制解调器704可被配置成提供经编码消息以供无线传输(例如，使用以下描述的极性码)。在一个示例中，基站(例如，BS 110)(或反向路径上的UE 120)中的编码器706(例如，极性编码器)接收用于传输的消息702。消息702可包含被定向至接收方设备的数据和/或经编码语音或其他内容。编码器706使用通常基于由BS 110或另一网络实体定义的配置来选择的适当的调制和编码方案(MSC)对消息进行编码。在一些情形中，编码器706可被配置成使用本文例如参照图11所给出的技术来对消息702进行编码。经编码的比特流708(例如，呈现给经编码消息702)随后可被提供给映射器710，该映射器710生成Tx码元712的序列，该序列被调制、放大并以其它方式被Tx链714处理以产生RF信号716以供通过天线718发射。
图8是解说了根据本公开的某些方面的解码器的简化框图。图8解说了RF调制解调器810的一部分，该RF调制解调器810可被配置成接收并解码包括经编码消息(例如，使用本文所给出的技术进行编码的消息)的无线传送的信号。在各种示例中，接收到该信号的调制解调器810可驻留在接入终端处、基站处、或者用于执行所描述的功能的任何其他合适装备或装置处。天线802向接入终端(例如，UE 120)提供RF信号716(即，图4中产生的RF信号)。Rx链806处理和解调RF信号716并且可向解映射器812提供码元序列808，该解映射器812产生先验概率序列814，其通常被表示为对应于经编码消息的对数似然比(LLR)。
解码器816随后可被用于从已使用编码方案(例如，如本文所述)进行编码的比特流中解码m比特信息串。解码器816可包括极性解码器、LDPC解码器、Viterbi解码器、代数解码器、蝶形解码器、或另一适当的解码器。在一个示例中，极性解码器采用相继消去(SC)或相继消去列表(SCL)解码算法。SC解码算法实质上是通过以下步骤来操作的：执行对解码树的递归深度优先遍历，以将比特流814(例如，LLR序列)转换成与消息702相对应的消息818(例如，当解码成功时)。
更具体而言，假设每个码字的长度为N，其中N必须是2的整数次幂，以使得N＝2n，并假设编码器706(例如，其可以是极性编码器)将K个信息比特编码成N个经编码比特，并且将这些经编码比特速率匹配至M比特，首先由解码器816将来自814的与每个码字相对应的LLR从M比特解速率匹配至N比特，并且构造深度为n＝log2(N)的二叉树(例如，被称为解码树)。树的根对应于要解码的N个对数似然比(LLR)的收到向量，并且树的叶节点对应于每个经解码比特，以使得N-K个叶节点对应于N-K个冻结比特(其应当解码为冻结值(零))，而剩余K个叶节点对应于K个信息比特。令节点的度数d指代该节点在解码树中叶节点上方的高度，其中叶节点具有d＝0并且树的根具有d＝log2(N)。
在SC解码中，经由对解码树的递归深度优先遍历来执行将与任何节点v相对应的2d个LLR转换为与该节点的2d个叶节点相对应的2d个经解码比特(例如，被称为对节点v进行解码)，如下所述。例如，解码器816可以首先使用与该节点v相对应的2d个LLR来计算与节点v的左子节点相对应的2d-1个LLR。解码器816随后可以解码与节点v的左子节点相对应的子码。解码器816随后可以对与左子节点相对应的长度2d-1码字进行重新编码。该部分码字被称为(左)部分和。解码器816随后可以使用来自节点v的左子节点的部分和连同与节点v相对应的的2d个LLR来计算与v的右子节点相对应的2d-1个LLR。此后，解码器816可以解码与节点v的右子节点相对应的子码。附加地，解码器816可以对与右子节点相对应的长度2d码字进行重新编码，并且该部分码字被称为(右)部分和。此后，解码器816可以组合该左部分和以及右部分和以得到与v相对应的部分和(码字)。
可以从树的根节点(具有度数d＝log2(N))处的N个LLR开始递归地执行上述解码算法。在移除N-K个冻结比特之后，对N个叶节点中的每个叶节点处的每个(单个)LLR应用硬判决，得到与消息702相对应的消息818的K个信息比特(例如，当解码成功时)。
在一些情形中，如果在编码器706之前应用了外码(诸如CRC)(例如，以便将每K'个有效载荷比特(例如，消息702的比特)编码为K个比特，之后将极性编码器应用于这些K个比特上以获得N个经编码比特)，则需要将外码解码器(诸如CRC解码器)应用于从解码器816输出的K个信息比特，以获得与消息702相对应的消息818的K'个有效载荷比特(例如，当解码成功时)。
注意，在SC解码中，一次对与单个数据叶节点相对应的单个比特进行解码；已经被解码的比特向量将被称为“解码器历史”。在SCL解码中，维持“最佳”L条路径的列表，其中路径被定义为解码器历史，并且“最佳”的概念基于计算与给定解码器历史相对应的路径度量。基本的SCL算法类似于SC，并且解码树和树遍历是相同的，区别之处在于上面针对SC所描述的树遍历算法对于所有L条路径并行发生。
在SCL解码中，每当遇到数据叶节点时，传入的L条路径中的每条路径均被分成2条路径，从而得到2L条路径。这2L条路径中的头L条路径通过根据与每条传入路径相对应的LLR的符号进行解码来推导出，如在SC解码中所做的那样；这L条路径因此被称为SC路径。剩余L条路径是头L条路径的副本，但解码器历史的最后比特取逆，以使得这些路径根据与每条传入路径相对应的LLR的符号的逆进行解码。因此，这L条路径可以被称为逆路径。这L条SC路径的路径度量不变，但逆路径的路径度量受到相应LLR(其已被取逆)的幅值的惩罚。随后对2L个路径度量进行排序，并以最佳L条路径恢复树遍历。当不存在外码时，消息818对应于与具有最佳路径度量的路径相对应的经解码比特。当外码首先被应用于消息702的K'个有效载荷比特以获得输入到编码器706的K个比特时，外码解码器(例如CRC解码器)可被应用于L条路径中的每条路径的经解码比特，并且消息818是满足外码解码器的经解码比特集(例如，通过了CRC校验的经解码比特的向量)。
图9是示出了DL中心式子帧的示例的示图900，该DL中心式子帧可由一个或多个设备(例如，BS 110和/或UE 120)用于在无线网络100中进行通信。DL中心式子帧可包括控制部分902。控制部分902可存在于DL中心式子帧的初始或开始部分中。控制部分902可包括对应于DL中心式子帧的各个部分的各种调度信息和/或控制信息。在一些配置中，控制部分902可以是物理DL控制信道(PDCCH)，如图9中所指示的。DL中心式子帧还可包括DL数据部分904。DL数据部分904有时可被称为DL中心式子帧的有效载荷。DL数据部分904可包括用于从调度实体(例如，UE或BS)向下级实体(例如，UE)传达DL数据的通信资源。在一些配置中，DL数据部分904可以是物理DL共享信道(PDSCH)。
DL中心式子帧还可包括共用UL部分906。共用UL部分906有时可被称为UL突发、共用UL突发、和/或各种其他合适术语。共用UL部分906可包括对应于DL中心式子帧的各个其他部分的反馈信息。例如，共用UL部分906可包括对应于控制部分902的反馈信息。反馈信息的非限制性示例可包括ACK信号、NACK信号、HARQ指示符、和/或各种其他合适类型的信息。共用UL部分906可包括附加或替换信息，诸如与随机接入信道(RACH)规程、调度请求(SR)有关的信息、以及各种其他合适类型的信息。如图9中所解说的，DL数据部分904的结束可在时间上与共用UL部分906的开始分隔开。该时间分隔有时可被称为间隙、保护时段、保护区间、和/或各种其他合适术语。这一分隔提供了用于从DL通信(例如，由下级实体(例如，UE)进行的接收操作)到UL通信(例如，由下级实体(例如，UE)进行的传输)的切换的时间。本领域普通技术人员将理解，前述内容仅仅是DL中心式子帧的一个示例，并且可存在具有类似特征的替换结构而不必偏离本文所描述的各方面。
图10是示出了UL中心式子帧的示例的示图1000，该UL中心式子帧可由一个或多个设备(例如，BS 110和/或UE 120)用于在无线网络100中进行通信。UL中心式子帧可包括控制部分1002。控制部分1002可存在于UL中心式子帧的初始或开始部分中。图10中的控制部分1002可类似于上面参照图9所描述的控制部分。UL中心式子帧还可包括UL数据部分1004。UL数据部分1004有时可被称为UL中心式子帧的有效载荷。该UL部分可指用于从下级实体(例如，UE)向调度实体(例如，UE或BS)传达UL数据的通信资源。在一些配置中，控制部分1002可以是物理DL控制信道(PDCCH)。
如图10中所解说的，控制部分1002的结束可在时间上与UL数据部分1004的开始分隔开。该时间分隔有时可被称为间隙、保护时段、保护区间、和/或各种其他合适术语。这一分隔提供了用于从DL通信(例如，由调度实体进行的接收操作)到UL通信(例如，由调度实体进行的传输)的切换的时间。UL中心式子帧还可包括共用UL部分1006。图10中的共用UL部分1006可类似于以上参照图10所描述的共用UL部分1006。共用UL部分1006可附加或替换地包括与信道质量指示符(CQI)、探通参考信号(SRS)有关的信息、以及各种其他合适类型的信息。本领域普通技术人员将理解，前述内容仅仅是UL中心式子帧的一个示例，并且可存在具有类似特征的替换结构而不必偏离本文所描述的各方面。
在一些情况下，两个或更多个下级实体(例如，UE)可使用侧链路信号来彼此通信。此类侧链路通信的现实世界应用可包括公共安全、邻近度服务、UE到网络中继、交通工具到交通工具(V2V)通信、万物联网(IoE)通信、IoT通信、关键任务网状网、和/或各种其他合适应用。一般而言，侧链路信号可指从一个下级实体(例如，UE1)传达给另一下级实体(例如，UE2)而无需通过调度实体(例如，UE或BS)中继该通信的信号，即使调度实体可被用于调度和/或控制目的。在一些示例中，侧链路信号可使用有执照频谱来传达(不同于无线局域网，其通常使用无执照频谱)。
UE可在各种无线电资源配置中操作，包括与使用专用资源集传送导频相关联的配置(例如，无线电资源控制(RRC)专用状态等)、或者与使用共用资源集传送导频相关联的配置(例如，RRC共用状态等)。当在RRC专用状态中操作时，UE可选择专用资源集以用于向网络传送导频信号。当在RRC共用状态中操作时，UE可选择共用资源集以用于向网络传送导频信号。在任一情形中，由UE传送的导频信号可由一个或多个网络接入设备(诸如AN、或DU、或其诸部分)接收。每个接收方网络接入设备可被配置成接收和测量在共用资源集上传送的导频信号，并且还接收和测量在分配给UE的专用资源集上传送的导频信号，其中该网络接入设备是针对该UE的监视方网络接入设备集的成员。一个或多个接收方网络接入设备或者(诸)接收方网络接入设备向其传送导频信号测量的CU可使用这些测量来标识UE的服务蜂窝小区或者发起针对一个或多个UE的服务蜂窝小区的改变。
示例极性码
极性码是编码理论中相对近期的突破，其已被证实可以渐近地(对于逼近无穷的码大小N)达到香农容量。极化码具有很多期望属性，诸如确定性构造(例如，基于快速Hadamard(哈达码)变换)、非常低且可预测的差错本底、以及基于简单的相继消去(SC)的解码。极性码目前被认为是用于下一代无线系统(诸如NR)中的纠错的候选。
极性码是长度为N＝2n的线性块码，其中其生成矩阵是使用矩阵
Figure BDA0002387165900000221
的第n个Kronecker幂(被标示为Gn)来构造的。例如，式(1)示出了对于n＝3所得到的生成矩阵。
Figure BDA0002387165900000222
根据某些方面，码字可(例如，由编码器706)通过使用生成矩阵对包括K个信息比特和N-K个“冻结”比特的数个输入比特进行编码来生成，这些“冻结”比特不包含信息并且被“冻结”为已知值，诸如零。例如，给定数个输入比特u＝(u0,u1,...,uN-1)，结果所得的码字向量x＝(x0,x1,...,xN-1)可通过使用生成矩阵G对输入比特进行编码来生成。该结果所得的码字随后可被速率匹配并由基站在无线介质上传送并由UE接收。
当接收到的向量例如通过使用相继消去(SC)解码器(例如，解码器816)被解码时，假定比特u0i-1被正确解码，则每个估计比特
Figure BDA0002387165900000223
具有预定差错概率，对于非常大的码大小N，该差错概率趋向于0或0.5。此外，具有低差错概率的估计比特的比例趋向于底层信道的容量。极性码通过使用最可靠的K个比特传送信息而同时将其余(N-K)个比特设置为预定值(诸如0)(也被称为冻结)来利用被称为信道极化的该现象，例如如以下所解释的。
极性码将信道变换成用于N个信息和冻结比特的N个并行“虚拟”信道。如果C是信道的容量，则对于足够大的N值，几乎有N*C个非常可靠的信道，并且几乎有N(1–C)个非常不可靠的信道。基本极性编码方案则涉及冻结与不可靠信道相对应的u中的输入比特(即，设为已知值，诸如零)，同时将信息比特仅置于与可靠信道相对应的u的比特中。对于短到中的N，这种极化可能不完整，因为可能存在若干个既不完全不可靠也不完全可靠的信道(即，可靠性勉强够格的信道)。取决于传输速率，与这些可靠性勉强够格的信道相对应的比特可被冻结或被用于信息比特。
示例减小针对极性码的ML解码的搜索空间
如上面提到的，极性码是编码理论中相对近期的突破，并且已被证实对于码块大小N的较大值可以达到香农容量。对于N的较低值，极性码遭受不良的最小距离，从而导致诸如相继消去列表(SCL)解码等技术的发展，此类技术在极性内码之上利用具有出色最小距离的简单外码(诸如CRC或奇偶校验)，以使得经组合码具有出色的最小距离。
尽管外码的添加改善了较低N值下的差错率性能，但由于解码器必须使用深度优先树遍历(例如，其中该树可被称为解码器树或解码树)以串行化方式对每个比特进行解码，因此SCL仍遭受相对不良的解码器等待时间。文献中已有用于进行多比特或基于码元的解码的各种建议，其中在某些非叶(也被称为内部)解码树节点处使用穷举最大似然(ML)搜索以便一次解码若干比特(这些节点此后将被称为ML节点)。令节点的度数d指代其在树中在叶节点上方的高度，其中叶节点具有度数d＝0。可惜的是，ML搜索的复杂性和等待时间随着搜索空间的大小(其按
Figure BDA0002387165900000231
增长)而增大。由于这对于即使相对较低的d值也变得完全不可行，因此选项是要么招致大的面积惩罚以便能够处置大的并行搜索空间，要么仅在非常低度数的节点处进行ML，由此增加解码器等待时间。
由此，本公开的各方面提出了用于减少与极性码相关联的解码等待时间的技术。例如，在一些情形中，解码等待时间可以通过以下操作来减少：将外码的冗余比特分发到一些内部节点中，以使得其ML搜索空间大小可以被减小到容易被硬件支持的值，由此减小面积，而同时使ML节点的度数和数量最大化，从而减小解码等待时间。
图11A解说了根据本公开的某些方面的用于对比特信息进行编码例如以改善极性码的解码等待时间的示例操作。根据某些方面，操作1100A可以例如由任何适当的编码设备(诸如基站(例如，110)、用户装备(例如，UE 120)、和/或无线通信设备602)来执行。
该编码设备可包括如图4和6中所解说的可被配置成执行本文所描述的各操作的一个或多个组件。例如，如图4中所解说的基站110的天线434、调制器/解调器432、发射处理器420、控制器/处理器440、和/或存储器442可以执行本文所描述的各操作。附加地或替换地，如图4中所解说的用户装备120的天线452、调制器/解调器454、发射处理器464、控制器/处理器480、和/或存储器482可以执行本文所描述的各操作。附加地或替换地，如图6中所解说的处理器604、存储器606、收发机614、DSP 320、编码器622、解码器620和/或(诸)天线616中的一者或多者可被配置成执行本文所描述的各操作。
操作1100A在1102A处开始于获得待传送的有效载荷。在1104A处，该编码设备在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，该分发至少部分地基于极性解码树中内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目。在1106A处，该编码设备通过将这些非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与有效载荷比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于该内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以该内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点。在1108A处，该编码设备通过使用极性码对信息流进行编码来生成码字。虽然未解说，但操作1100A还可包括传送该码字。
图11B解说了根据本公开的某些方面的用于对信息比特进行解码的示例操作。根据某些方面，操作1100B可以例如由任何适当的解码设备(诸如基站(例如，110)、用户装备(例如，UE 120)、和/或无线通信设备602)来执行。
该解码设备可包括如图4和6中所解说的可被配置成执行本文所描述的各操作的一个或多个组件。例如，如图4中所解说的基站110的天线434、调制器/解调器432、发射处理器420、控制器/处理器440、和/或存储器442可以执行本文所描述的各操作。附加地或替换地，如图4中所解说的用户装备120的天线452、解调器/调制器454、发射处理器464、控制器/处理器480、和/或存储器482可以执行本文所描述的各操作。附加地或替换地，如图6中所解说的处理器604、存储器606、收发机614、DSP 320、编码器622、解码器620和/或(诸)天线616中的一者或多者可被配置成执行本文所描述的各操作。
操作1100B在1102B处开始于接收码字。在1104B处，该解码设备在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于极性解码树中诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、该内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小。在1106B处，该解码设备至少通过对该内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对该码字进行解码。
图12A-12B解说了根据本公开的各方面的示例编码和解码过程。图12A-12B中所解说的编码过程和解码过程可分别由一个或多个编码器和解码器(诸如图7和8中所解说的编码器706和/或解码器816)来执行。
如所解说的，编码过程开始于获得包括K’比特的有效载荷(例如，数据)1202以供传输。该有效载荷随后可使用外码编码器1204进行处理以生成包括K比特的信息流1206以输入到极性编码器1208。根据各方面，信息流1206可包括K’比特有效载荷和数个外码比特(Louter)，这些外码比特是因通过外码编码器1204对有效载荷进行处理而生成的。如提到的，信息流1206(K比特，包括K’个有效载荷比特和Louter个外码比特)随后可被输入到极性编码器1208中并使用极性码进行编码(例如，如上所述)，其中N-K个冻结比特被添加，并且Gn被应用以生成包括N比特的码字1210以供传输。
在接收端，由于用于传送码字1210的传输信道中的干扰，因此极性解码器1214可接收具有与码字1210的N个比特相对应的N个值的输入1212。输入1212随后可由极性解码器1214解码以获得信息流1206的估计信息流1216。估计信息流1216随后可使用外码解码器1218来进行解码以恢复出包括K’比特的有效载荷1202的估计有效载荷1220。
如上面提到的，在一些情形中，极性解码器1214处的解码等待时间可通过以下操作来减少：将冗余的外码比特分发到(例如，如在极性解码器1214处使用的)解码树的ML节点中，以使得这些ML节点的搜索空间可在解码器处减少。由此，本公开的各方面提出了一种要由外码编码器(例如，外码编码器1204)使用的算法，以使得Louter个外码比特的某个子集可有策略地被置于至极性编码器1208输入的特定位置中，使得极性解码器1214中的ML节点的度数和数量被最大化，而同时极性解码器1214中的ML节点的ML搜索空间大小被最小化。本公开的各方面现在将描述该算法。
根据各方面，用于减小解码器处的解码树中节点的搜索空间的算法可以取若干变量作为输入。例如，令K’为期望待传送的有效载荷的比特数目。进一步令K为在通过外码编码器对有效载荷进行处理之后生成的信息流的比特数，其中K的大小大于K’的大小并且包括K’个有效载荷比特和Louter个外码比特(即，Louter＝K-K’)。附加地，令N＝2n(其中n是正整数)为在对信息流(例如，其包括外码比特和有效载荷比特)和N-K个冻结比特进行编码之后极性码的总大小。附加地，令C标示这Louter个外码比特在极性码的K个“数据”比特之中的分布。
根据各方面，标准SC或SCL解码算法将构造具有深度log2(N)的解码树(例如，如图13中所解说的)，并运行递归深度优先相继消去算法，而同时维持L条最佳路径和相关联的经解码比特。在树遍历完成时，尚存的L条路径中还满足外码的最佳路径将被选择。这种SCL算法中对度数d子码进行解码所需要的等待时间可被标示为td。
考虑图13中所解说的SCL解码树中的特定节点v(例如，在1302处)。节点v的度数d指代其在解码树中在叶节点(例如，在1304处)上方的高度，其中树的叶节点具有度数d＝0并且树的根(例如，在1306处)具有度数d＝log2(N)。由此，例如，诸如图13中所解说的所有度数5节点具有恰好32个叶节点，并且对应于长度32极性子码。非叶节点也被称为树中的内部节点。
根据各方面，与节点v相对应的子码中的极性信息比特(包括有效载荷比特和外码比特)的数目可被标示为Iv，从而暗示任何节点v的有效码率Rv由Rv＝Iv/2d给出。
进一步，假设节点v既不是码率0也不是码率1，则与节点v相关联的极性信息比特数目可大于0但小于2d。一般而言，对于解码列表中的L个元素中的每个元素，给定节点v的ML搜索空间大小最多为2IvL或2Iv。然而，如提到的，本公开的各方面提出了用于显著减小该搜索空间的技术。每列表元素的这种减小的搜索空间大小可以被标示为Mv≤2Iv。
进一步，对于SCL列表中的L条路径中的每条路径，T(d)可以被标示为每条路径所能支持的最大/阈值ML搜索空间大小，该T(d)因变于度数d，受制于给定的一组硬件约束(例如，限制并行加法的数目的面积约束，连同对进行ML搜索的允许等待时间的约束)。即，T(d)可以标示阈值ML搜索空间大小，高于该阈值时可能由于硬件约束而不支持ML。根据各方面，在不失一般性的情况下，在一些情形中，T(d)可以被假定为2的精确整数幂，并且对于给定的硬件尺寸设置得足够低，以使得在节点v处进行ML(具有每列表元素搜索空间大小T(d))所招致的等待时间小于在相同节点v处进行SCL的等待时间。对于给定的每列表元素搜索空间大小，计算ML的节点度量(例如，以在搜索空间中找到最佳候选)可涉及对2d个对数似然比(LLR)的MvL次并行加法的数量级。因此，可以预期T(d)与2d成反比，这是因为在解码树中为给定度数d的给定候选计算节点度量所需的LLR加法次数与2d成比例增加。尽管本公开的各方面出于一般性目的将T(d)定义为是任意的，但在实践中通常可以将T(d)设置为例如与2d成反比。替换地，为了简单起见，可以简单地使T(d)独立于d保持恒定。
根据各方面，T(d)的上述定义可以暗示具有2Iv≤T(d)或Iv≤log2(T(d))的任何节点v可以是能够更高效且更少耗时进行解码的ML节点。因此，在不应用本文提出的算法的情况下，度数d的节点v可以被认为是ML节点的最大码率(例如，在不应用本文给出的算法的情况下)可以被标示为Rmin(d)＝log2T(d)/2d。根据各方面，Rmin可以是最小速率，高于该Rmin时，本文提出的算法会开始将非零数目的外码比特分发给对应节点v。
根据各方面，通过有策略地将外码比特分发或插入到被输入到极性编码器1208中的信息流1206内的不同位置中，极性解码器1214处的解码树中某些节点的搜索空间大小可被减小，藉此增大可以执行ML的节点集合。根据各方面，度数d处的该增大的节点集合(针对该节点集合可以执行ML而不是SCL)可以被标示为Vd，以使得Vd是具有0<Mv≤T(d)的度数d处的节点v的集合。根据各方面，集合Vd中的任何节点可以被称为ML节点。
因此，为了使在对码字进行解码期间由树遍历招致的等待时间最小化，该算法的目标是针对从解码树的根(例如，d＝log2(N))开始的每个度数d按顺序使|Vd|最大化。如上面提到的，具有码率Rv≤Rmin的任何节点v可以被认为是ML节点，因为按定义此类节点将具有2Iv≤T(d)。
对于具有速率Rv＞Rmin的任何节点v，通过将足够的比特从外码分不到以节点v为根的子码中，极性解码器1214中节点v处的可行搜索空间Mv≤T(d)可被减小，藉此允许这些具有Rv>Rmin的节点也可以使用ML进行解码。
对于最佳L条路径列表中的每条路径p(其中1≤p≤L)，令Hy(p)标示在激活节点v之前被解码的比特集。令先前解码的比特数(其对于列表中的所有路径是相同的)用|Hv|表示。如果c个外码比特被分发到被编码到与节点v相对应的子码中的Iv个信息比特中，并且这些c个外码比特对于路径列表中的每条路径p是从Hv(p)以及与节点v相对应的剩余Iv–c个信息比特中完全且唯一性地推导出的，则由于Hv(p)对于给定路径p已经充分已知，因此ML解码针对被编码到与节点v相对应的子码中的Iv–c个剩余信息比特需要考虑所有2Iv-c种可能性。每列表元素的ML搜索空间由此已从2Iv减小到Mv＝2Iv-c，这是因为对于剩余的非冗余Iv-c个信息比特只有2Iv-c种唯一性选择。因此，被分发给任何节点v的外码比特数c仅需要足够大，以使得Mv＝2Iv-c≤T(d)。
根据各方面，从减小给定候选ML节点(例如，解码树中关于其的对应每列表元素搜索空间大小可被减小到Mv＝2Iv-c≤T(d)的任何节点v)的ML搜索空间大小的角度，这c个外码比特可以被分发到与该给定候选ML节点相对应的Iv个比特索引中的任何比特索引。然而，在一些情形中，将c个外码比特放置到与候选ML节点相对应的Iv个比特索引中的c个最不可靠比特索引中可能是有益的，因为即使经解码的c个比特中存在一些差错，最终的经解码有效载荷比特可能仍然是正确的。
根据各方面，由于外码中仅具有有限的Louter个总比特可用，因此可能没有足够的外码比特来确保在解码树中的每个节点v处Mv≤T(d)。因此，所提出的算法的主要目标是要找到Louter个外码比特到各个节点v的最佳分布C，以使得从解码树的根开始在每个度数d处|Vd|被最大化。
图14解说了根据本公开的各方面的用于确定如何将外码比特分发到解码树的叶节点内例如以减小解码树中某些节点的搜索空间的示例算法1400。
如所解说的，给定输入N、T(d)和Louter，该算法(例如，在第2和第3行)开始于将变量‘x’初始化为可用于插入/分发的Louter个外码比特的数目并将变量‘d’初始化为log2(N)。接着，在第5和第6行，从度数d＝log2(N)(即，解码树的根)开始，该算法对度数为d的所有节点v进行排序，以按速率Rv的递增次序形成节点集合A，并从集合A中移除度数为d的其码率等于0或1的任何节点v。根据各方面，算法1400可以移除其码率等于0或1的节点v，因为对这些节点类型进行解码是微不足道的(例如，任何码率0节点总是不重要地解码为全零，而码率1节点也能够最多以非常有限且简单的搜索被快速解码)。由此，可能不需要或不期望对码率为0或1的节点v进行ML解码(或者甚至SCL解码)。
根据各方面，在移除码率0和码率1节点之后，在第7-11行，该算法接着从集合A中移除作为任何ML子树的一部分的任何节点v，其中ML子树被定义为以Vk中的任何节点为根的数，其中d<k≤log2(N)。根据各方面，该算法移除了作为任何ML子树的一部分的任何节点v，因为解码器绝不应该遍历到其祖先节点是ML节点的任何节点并且因此不会在该节点处进行ML。
接着，在第12行和第13行，该算法将Vd和Cd初始化为
Figure BDA0002387165900000291
并且在第15-17行，对于是集合A的元素的每个节点v，该算法将其速率Rv小于Rmin的任何节点v添加到Vd(例如，其中Rmin(d)＝log2T(d)/2d)，这是因为具有0<Rv≤Rmin的任何节点v按定义已经是ML节点。由此，具有0<Rv≤Rmin的任何节点v可被添加到Vd并且其在Cd中的(诸)对应条目被设置为零(即，x个剩余外码比特中的任何比特都不被分发给具有Rv≤Rmin的任何节点v)。
接着，在第19行，对于是集合A的元素并且其速率大于Rmin的每个节点v，该算法确定该节点(例如，父节点)是否具有码率1子节点。根据各方面，如果父节点具有码率1子节点，则该父节点可能不被添加到Vk，因为在简单地在解码树中向下再遍历一个级别(例如，度)并且在码率1子节点处进行码率1解码并在父节点的另一子节点处进行ML节点的情况下，解码器一般将会状况更好(较低等待时间)。
接着，根据各方面，在第20-24行，该算法按Rv的递增次序考虑集合A中的每个剩余ML候选节点。根据各方面，假设剩余待分发的x个外码比特大于0，并且将c≤x个外码比特分发到节点v将得到Mv≤T(d)，则该算法将节点v添加到Vd并将与节点v相对应的Cd元素设置为等于c(例如，其中c等于被分发给节点v的外码比特数，以使得Mv≤T(d))。根据各方面，在第22行，该算法将剩余待分发的外码比特数x递减刚被分发给节点v的c比特。根据各方面，一旦该算法命中一节点v，其中即使所有剩余x个外码比特都被分发给节点v，该节点v的减小的搜索空间也不能达到Mv≤T(d)，该算法就行进到下一度数d-1，并重复直至d＝0。
图15-16解说了根据本公开的方面的示例解码树和应用算法1400的结果的图形表示。在图15-16中，可以假定以下输入变量大小(以比特计)：N＝128，K'＝60，K＝76，并且Louter＝K-K'＝16。附加地，T(d)可以被假定为4并且相对于d恒定，尽管在实践中T(d)可能不一定相对于度数恒定。此外，如所指示的，图15-16中所解说的解码树是度数7(d＝7)解码树。
图15解说了在应用算法1400之前的解码树。应当注意，图15中所解说的解码树已被拆分成四幅分开的附图(例如，图15A-15D)以易于观看。在附图中指示了图15A-15D被组装在一起(例如，以表示图16中的解码树)的方式。例如，如所解说的，图15A在连接点A处连接到图15B，图15B在连接点B处连接到图15C，依此类推。
如图15A-15D中所解说的，节点1502表示冻结节点和码率0节点，节点1504表示数据节点和码率1节点，节点1506表示ML节点(例如，其中2Iv＝T(d)＝4或Iv＝2)，并且节点1508表示解码树中的所有其他节点。根据各方面，在图15中所解说的示例解码树中，当Iv≤2时，解码器仅可对节点(例如，父节点)执行ML解码。根据各方面，如果解码器使用ML解码对以在1506处的任何父节点为根的子码进行解码，则该解码器将不会遍历至以1506处的该节点为根的子树中的任何子节点，并且因此可能不会考虑在父节点的任何子节点处进行ML。
附加地，应当注意，参照图15A-15D，存在总共K(例如，76)个叶节点(例如，在d＝0处)，这从极性编码器(或解码器)的角度而言对应于76个数据节点。根据各方面，这76个叶节点可包括16个冗余外码比特和60个有效载荷比特。根据各方面，算法1400可被配置成将这16个冗余外码比特分发给解码树中的各个节点，以使得解码器可以在解码树中的较高度数处使用ML进行解码。
图16解说了根据本公开的某些方面在应用算法1400之后的解码树1500。应当注意，图16中所解说的解码树已被拆分成四幅分开的附图(例如，图16A-16D)以易于观看。在附图中指示了图16A-16D被组装在一起(例如，以表示图16中的解码树)的方式。例如，如所解说的，图16A在连接点D处连接到图16B，图16B在连接点E处连接到图16C，依此类推。。
如所解说的，图16A-16D包括节点1602-1608，这些节点可对应于图15A-15D中所解说的节点1502-1508。附加地，图16A-16D中所解说的解码树包括节点1610和节点1612。根据各方面，节点1610表示已通过应用算法1400将所指示的外码比特数分发到其中的子码。。如所解说的，在节点1610内部指示了被分发给这些节点中的每个节点的外码比特数。通过将所示出的外码比特分发到每个节点1610中，算法1400的应用将1610中每个节点处的ML搜索空间大小减小到目标阈值(例如，T(d))以内，从而允许解码器高效地使用ML解码对与节点1610相对应的子码进行解码。
此外，根据各方面，节点1612表示外码比特可以如何被分发到以每个节点1610为根的子码内的示例。此外，根据各方面，从极性编码器/解码器的角度而言，节点1612可以总是被认为是数据节点(即，不是冻结比特)，但是是冗余的(例如，完全取决于已被解码的节点1604和/或子码中的剩余节点1604)。由此，搜索空间可以通过仅考虑每个ML子码中节点1604的剩余数目来给出，该剩余数目可以被视为总是小于或等于2，例如由于受阈值T(d)设置的强制。根据各方面，图16将这些节点1612解说为替代每个子码中图15的最左侧节点1504。然而，应当理解，在不失一般性的情况下，算法1400允许这些节点1612替代子码内图15的任何节点1504。
比较图15A-15D和16A-16D中所解说的解码树(例如，在应用算法1400之前和之后)，可以看到，通过根据算法1400将外码比特适当地分发到编码器中，图16A-16D中所解说的解码树现在在解码树中的较高位置(例如，在诸节点1610的位置)具有含减小的搜索空间大小的ML节点。例如，如所解说的，算法1400已通过将3个外码比特分发给解码树中度数d＝5、索引(从左侧起，假定解码树的根在顶部)＝0的ML节点1610来创建该节点以将搜索空间大小从25减小到22。附加地，如所解说的，算法1400已通过将3个外码比特分发给解码树中度数＝4、索引(从左侧起)＝2的ML节点1610来创建该节点以将搜索空间大小从25减小到22。附加地，算法1400已通过将5个外码比特分发给解码树中度数＝4、索引(从左侧起)＝4的ML节点1610来创建该节点以将搜索空间大小从27减小到22。
在一些情形中，代替分发所有外码比特，可以仅分发外码比特的子集。例如，一些情形中，可能不期望以上述方式将外码比特分发到ML节点中，这是因为一些外码比特在解码之后例如被用于从最终路径列表中选择路径并降低误通过率(例如，在外码通过但信息比特仍然有差错的情况下)。由此，在一些情形中，上述算法1400中的x可以在第2行被初始化为小于外码比特总数(例如，Louter)的某个值，以使得仅外码比特的子集如上所述被分发。由此，根据各方面，未被分发到ML节点中的剩余外码比特可以例如由解码器用于从最终路径列表中选择路径并用于降低误通过率。
附加地，根据某些方面，算法1400可被扩展到冻结比特。例如，上述算法1400最优地分配外码比特以减小ML搜索空间的大小。然而，也有可能以类似的方式分配一些冻结比特以减小ML搜索空间。例如，一般而言，冻结比特可被分配给极性编码器的N–K个最不可靠比特信道，这提供最优差错率性能。然而，有可能使用与上述算法类似的贪婪算法以本质上将一些数据比特与冻结比特交换。具体而言，给定具有接近阈值T(d)的Iv的节点v，就可将具有相对高可靠性的冻结比特外部节点v与节点v内部的最不可靠数据比特进行交换，以使得Iv≤T(d)。然而，只有所产生的差错率性能降级在解码期间保持可忽略不计时，数据比特与冻结比特的这种交换才可能是有益的。替换地，Iv中的数据比特可由新的冻结比特替代(例如，而不是与现有的冻结比特进行交换)，这会降低速率而不是性能。在任一情形中，算法1400可被配置成以与外码比特类似的方式来分发冻结比特，不同之处在于x可由xf替代，从而指示剩下待分发的冻结比特数，并且xf可被初始化为初始可用于分发的冻结比特总数。
根据各方面，如上面提到的，一个或多个冻结比特可被分发到ML节点中，以减小解码树中节点的搜索空间大小。然而，由于冻结比特通常被分配给最不可靠的N–K个信道，因此将冻结比特分发到ML节点中会使差错率性能降级。然而，出于速率匹配、尤其是穿孔和缩短的目的，冻结比特有时可被分配给较可靠的比特索引。这些冻结比特因此可以被分发到ML节点中，并以减少的性能降级或者在一些情形中没有(或几乎没有)性能降级(在数据比特被移至更可靠位置的情况下)与数据比特交换。
根据各方面，在上述算法1400中，假设有可能在任何度数d处进行ML。在实践中，高效的解码器架构可以每时钟循环遍历树中的m级，其中m≥1。由此，对于这种架构，算法1400可以被略微修改成仅考虑将外码(被冻结、穿孔、或缩短的)比特分发给解码树中可构想解码器进行ML的节点v。换言之，算法1400可以仅考虑具有度数d的节点v，其中log2(N)–d是m的整数倍。在此类情形中，在算法1400的第31行，d可以被递减m而不是1。
根据各方面，在上述算法1400中，假设有可能在任何度数d处进行ML。一般而言，在具有度数d的给定ML节点v处计算MvL个搜索候选中的每一者的节点度量需要对2d个LLR的MvL个并行加法，因此很可能存在最大度数(例如，dmax<log2(N))，高于该最大度数时进行ML将会成本过高(例如，关于解码器处的等待时间/资源而言)。为了计及这种约束，算法1400的第3行可被修改成将d初始化为dmax而不是log2(N)。
根据某些方面，算法1400描述了如何最优地确定要分发给每个ML节点v的外码比特数，但未描述对外码的选择，也没有描述这些外码比特在ML节点v内的放置。一般而言，算法1400可在对外码的任何选择以及c个比特在每个ML节点内的任何放置下工作，只要c个冗余比特针对路径列表中的每条路径p从已被解码的比特Hv(p)和/或与v相对应的剩余Iv-c个信息比特中完全且唯一性地推导出即可，如上所述。由于用被冻结(或穿孔或缩短)比特交换或替代Iv数据节点中的c个数据节点将以相同方式减小搜索空间，从降低ML搜索空间复杂度的角度而言这些技术基本上等同。然而要注意，如果特定的解码器设计选择在任何特定节点v处不进行ML或减小的ML，则被分发给节点v的c个外码比特可以替代地被用于提前终止或路径选择，在这c个比特被冻结的情况下这是不可能的。在一些情形中，为了从这种灵活性中获得最大益处，当被用于提前终止和路径选择而不是减小ML搜索空间大小时将外码设计成具有良好属性(例如，诸如最小距离、解码效率等等)可能是有益的。
根据各方面，基于上面参照外码比特/冻结比特的放置所描述的技术，可以推断出，对于被分发给在解码器处的解码过程期间相对较早被激活的(以使得|Hv|<<K)节点v的外码比特，使用外码比特而不是冻结比特可能具有相对小的价值，这是因为无论如何几乎没有有价值的信息被包含在这些外部比特中。由此，在一些情形中，算法1400可设置用于确定是要分发冻结比特还是外码比特的某个恒定阈值H。例如，H可以被设置成H<<K，以使得如果|Hv|≤H，则c个冻结比特被分发给v中最不可靠的比特索引，如上所述，而如果|Hv|>H，则c个外码比特被分发。
例如，假设H被设置为10(比特)。参照图16，由于在遍历至头两个ML节点1610(例如，图16A中d＝5、索引＝0、以及图16B中d＝4、索引＝3的节点1620)之后10个比特将尚未被解码，因此算法1400可以将冻结比特分发到这些节点中。此外，当算法1400遍历至最后ML节点1610(例如，图16C中d＝4、索引＝5)，解码器(例如，对码字进行解码)将已经解码Hv＝23比特(包括节点1604和1612两者)，或者在仅包括节点1604的情况下(例如，因为图16A和16B中的节点1612被冻结)已经解码Hv＝17比特。无论哪种方式，Hv>10，因此算法1400可被配置成将外码比特分发到图16C中d＝4、索引＝5的内部ML节点1610。
因此，算法1400随后可被配置成分开地跟踪剩下待分发给ML节点的剩余可用冻结比特数xf以及剩下要分发给ML节点的剩余可用外码比特数x两者。根据各方面，x和xf的值可以彼此独立，并且x和xf不需要被初始化为相同值。
应当注意，术语分发、插入、交织可以可互换地使用，并且一般是指外码比特在被输入到编码器(诸如极性编码器)中的信息流内的策略性放置。附加地，应当理解，虽然本公开的各方面提出了用于减少与无线通信系统有关的极性解码树中节点的搜索空间的技术，但本文所给出的技术不限于此类无线通信系统。例如，本文所给出的技术可以等同地适用于使用编码方案的任何其他系统，诸如数据存储或压缩、或光纤通信系统、硬线“铜”通信系统等等。
如本文中所使用的，引述一列项目“中的至少一者”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c、和a-b-c，以及具有多个相同元素的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c、和c-c-c，或者a、b和c的任何其他排序)。
如本文中所使用的，术语“确定”涵盖各种各样的动作。例如，“确定”可包括演算、计算、处理、推导、研究、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、查明及诸如此类。而且，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)及诸如此类。“确定”还可包括解析、选择、选取、确立及诸如此类。
在一些情形中，设备可以并非实际上传送帧，而是可具有用于输出帧以供传输的接口。例如，处理器可经由总线接口向RF前端输出帧以供传输。类似地，设备并非实际上接收帧，而是可具有用于获得从另一设备接收的帧的接口。例如，处理器可经由总线接口从RF前端获得(或接收)帧以供传输。
以上所描述的方法的各种操作可由能够执行相应功能的任何合适的装置来执行。这些装置可包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(ASIC)、或处理器。一般地，在存在附图中解说的操作的场合，这些操作可具有带相似编号的相应配对装置加功能组件。
例如，用于传送的装置、用于接收的装置、用于确定的装置、用于执行(例如，速率匹配)的装置、用于编码的装置、用于生成的装置、用于获得的装置、用于形成的装置、用于指派的装置、用于包括的装置、用于排除的装置、用于考虑的装置、用于交换的装置、和/或用于解码的装置可包括BS 110或UE120处的一个或多个处理器或天线，诸如BS 110处的发射处理器420、控制器/处理器440、接收处理器438、或天线434、和/或UE 120处的发射处理器464、控制器/处理器480、接收处理器458、或天线452。
结合本公开所描述的各种解说性逻辑块、模块、以及电路可用设计成执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
如果以硬件实现，则示例硬件配置可包括无线节点中的处理系统。处理系统可以用总线架构来实现。取决于处理系统的具体应用和整体设计约束，总线可包括任何数目的互连总线和桥接器。总线可将包括处理器、机器可读介质、以及总线接口的各种电路链接在一起。总线接口可被用于将网络适配器等经由总线连接至处理系统。网络适配器可被用于实现PHY层的信号处理功能。在用户装备120(见图1)的情形中，用户接口(例如，按键板、显示器、鼠标、操纵杆，等等)也可以被连接到总线。总线还可以链接各种其他电路，诸如定时源、外围设备、稳压器、功率管理电路以及类似电路，它们在本领域中是众所周知的，因此将不再进一步描述。处理器可用一个或多个通用和/或专用处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、DSP处理器、以及其他能执行软件的电路系统。取决于具体应用和加诸于整体系统上的总设计约束，本领域技术人员将认识到如何最佳地实现关于处理系统所描述的功能性。
如果以软件实现，则各功能可作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。软件应当被宽泛地解释成意指指令、数据、或其任何组合，无论是被称作软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其他。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，这些介质包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。处理器可负责管理总线和一般处理，包括执行存储在机器可读存储介质上的软件模块。计算机可读存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。替换地，存储介质可被整合到处理器。作为示例，机器可读介质可包括传输线、由数据调制的载波、和/或与无线节点分开的其上存储有指令的计算机可读存储介质，其全部可由处理器通过总线接口来访问。替换地或补充地，机器可读介质或其任何部分可被集成到处理器中，诸如高速缓存和/或通用寄存器文件可能就是这种情形。作为示例，机器可读存储介质的示例可包括RAM(随机存取存储器)、闪存、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦式可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦式可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬驱动器、或者任何其他合适的存储介质、或其任何组合。机器可读介质可被实施在计算机程序产品中。
软件模块可包括单条指令、或许多条指令，且可分布在若干不同的代码段上，分布在不同的程序间以及跨多个存储介质分布。计算机可读介质可包括数个软件模块。这些软件模块包括当由装置(诸如处理器)执行时使处理系统执行各种功能的指令。这些软件模块可包括传送模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个存储设备中或者跨多个存储设备分布。作为示例，当触发事件发生时，可以从硬驱动器中将软件模块加载到RAM中。在软件模块执行期间，处理器可以将一些指令加载到高速缓存中以提高访问速度。可随后将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。在以下述及软件模块的功能性时，将理解此类功能性是在处理器执行来自该软件模块的指令时由该处理器来实现的。
任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或无线技术(诸如红外(IR)、无线电、以及微波)从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(诸如红外、无线电、以及微波)就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘、和
Figure BDA0002387165900000371
碟，其中盘(disk)常常磁性地再现数据，而碟(disc)用激光来光学地再现数据。因此，在一些方面，计算机可读介质可包括非瞬态计算机可读介质(例如，有形介质)。另外，对于其他方面，计算机可读介质可包括瞬态计算机可读介质(例如，信号)。以上组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。
此外，应当领会，用于执行本文中所描述的方法和技术的模块和/或其他恰适装置可由用户终端和/或基站在适用的场合下载和/或以其他方式获得。例如，此类设备能被耦合到服务器以促成用于执行本文中所描述的方法的装置的转移。替换地，本文所描述的各种方法能经由存储装置(例如，RAM、ROM、诸如压缩碟(CD)或软盘之类的物理存储介质等)来提供，以使得一旦将该存储装置耦合到或提供给用户终端和/或基站，该设备就能获得各种方法。此外，可利用适于向设备提供本文中所描述的方法和技术的任何其他合适的技术。
将理解，权利要求并不被限于以上所解说的精确配置和组件。可在以上所描述的方法和装置的布局、操作和细节上作出各种改动、更换和变形而不会脱离权利要求的范围。

Claims (30)

1.一种对信息比特进行编码的方法，包括：
获得待传送的有效载荷；
在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，所述分发至少部分地基于所述极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；
通过将所述非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与所述有效载荷的比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于所述内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以所述内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及
通过使用极性码对所述信息流进行编码来生成码字。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特减小所述一个或多个非有效载荷比特所指派给的所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小，并且其中，减小所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小减少对所述码字进行解码的等待时间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标ML搜索空间大小指示阈值，处于或低于所述阈值时能够在解码器处对所述极性解码树中的节点执行ML解码。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特包括冻结比特、穿孔比特、缩短比特、或外码比特中的至少一者，其中外码比特包括循环冗余校验(CRC)比特、低密度奇偶校验(LDPC)比特、或奇偶校验比特中的一者。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特包括外码比特，并且其中，被指派给以第一内部节点为根的一个或多个叶节点的外码比特是完全且唯一性地从以下至少一者中推导出的：
在解码器到达所述第一内部节点之前将被解码的比特以及与所述第一内部节点相对应的子码中有效载荷比特的剩余数目。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特包括外码比特并且仅外码比特总数的子集被指派。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述一个或多个非有效载荷比特包括冻结比特和外码比特两者；并且
其中，指派包括：
将冻结比特指派给所述内部节点集合中其子码在阈值数目的有效载荷比特将在解码器中被解码之前被解码的内部节点；以及
将外码比特指派给其子码在所述阈值数目的有效载荷比特之后被解码的内部节点。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述内部节点集合中包括所述极性解码树中其码率大于0但小于1的内部节点；以及
从所述内部节点集合中排除所述极性解码树中其码率为0或1的任何内部节点。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：从所述内部节点集合中排除所述极性解码树中具有码率1子节点的任何内部节点。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
从所述内部节点集合中排除所述极性解码树中以具有处于或低于所述目标ML搜索空间大小的搜索空间大小的父节点为根的任何内部节点；以及
从所述内部节点集合中排除所述极性解码树中以已经被包括在所述内部节点集合中的父节点为根的任何内部节点。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如下考虑所述极性解码树的诸内部节点以包括在所述内部节点集合中：从所述极性解码树的根开始，并向下行进经过所述极性解码树，每次行进m级，其中m是大于或等于1的整数；
在所述极性解码树的每一级处，按有效码率的递增次序或信息比特数目的递增次序对所述内部节点进行排序；
在所述内部节点集合中包括如下内部节点，该内部节点的搜索空间大小能够通过将所述可用数目的非有效载荷比特中的一个或多个非有效载荷比特指派给该内部节点来被减小到所述目标ML搜索空间大小；以及
从所述内部节点集合中排除如下内部节点，即使将所有可用数目的非有效载荷比特指派给该内部节点，该内部节点的搜索空间大小也不能被减小到所述目标ML搜索空间大小。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述一个或多个非有效载荷比特指派给所述内部节点集合中的内部节点包括：
将所述一个或多个非有效载荷比特指派给所述信息流中与以所述内部节点集合中的内部节点为根的子树的叶节点相对应的比特索引。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述极性解码树包括与所述极性解码树中的级别相对应的多个度数；
子节点包括具有比对应父节点小一的度数的节点；以及
叶节点包括所述极性解码树中度数为0的节点，并且所述内部节点是所述极性解码树中具有大于0的度数的节点。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述非有效载荷比特被指派给的比特索引对应于在以该内部节点为根的子树中具有最低可靠性的叶节点。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：至少部分地基于所述目标ML搜索空间大小、第一内部节点的搜索空间大小、以及剩下待指派的非有效载荷比特的可用数目来确定多少非有效载荷比特要指派给所述内部节点集合中的所述第一内部节点。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：
将一个或多个非有效载荷比特指派给所述第一内部节点减小所述内部节点的搜索空间的大小；以及
确定多少非有效载荷比特要指派给所述第一内部节点进一步基于对将所述第一内部节点的搜索空间大小减小到所述目标ML搜索空间大小所需要的非有效载荷比特数目的比较。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述一个或多个非有效载荷比特包括冻结比特；以及
将所述一个或多个非有效载荷比特指派给所述内部节点集合中的内部节点包括：
将与所述内部节点集合中的内部节点相关联的信息比特与冻结比特进行交换。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述一个或多个非有效载荷比特包括被添加到所述信息流的附加冻结比特而不是信息比特以减小所述码字的编码率；以及
将所述一个或多个非有效载荷比特指派给所述内部节点集合中的内部节点包括：用冻结比特来替代与所述内部节点集合中的内部节点相关联的信息比特。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过将冻结比特添加到所述信息流来对所述信息流执行速率匹配，其中将所述一个或多个非有效载荷比特指派给所述内部节点集合中的内部节点包括：将所添加的冻结比特指派给所述内部节点集合中的内部节点。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特仅被指派给具有比某个最大度数dmax小的度数为d的内部节点。
21.一种对信息比特进行解码的方法，包括：
接收码字；
在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于所述极性解码树中的诸内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及
至少通过对所述内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对所述码字进行解码。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特减小所述一个或多个非有效载荷比特被指派给的所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小，并且其中，减小所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小减少对所述码字进行解码的等待时间。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述目标ML搜索空间大小指示阈值，处于或低于所述阈值时能够在解码器处对所述极性解码树中的节点执行ML解码。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特包括冻结比特、穿孔比特、缩短比特、或外码比特中的至少一者，其中外码比特包括循环冗余校验(CRC)比特、低密度奇偶校验(LDPC)比特、或奇偶校验比特中的一者。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特包括外码比特，并且其中，被指派给以第一内部节点为根的一个或多个叶节点的外码比特是完全且唯一性地从以下至少一者中推导出的：
在解码器到达所述第一内部节点之前将被解码的比特以及与所述第一内部节点相对应的子码中有效载荷比特的剩余数目。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于：
所述一个或多个非有效载荷比特包括冻结比特和外码比特两者；
冻结比特被分发给所述内部节点集合中其子码在阈值数目的有效载荷比特将在解码器中被解码之前被解码的内部节点；以及
外码比特被指派给其子码在所述阈值数目的有效载荷比特之后被解码的内部节点。
27.一种用于对信息比特进行编码的装置，包括：
至少一个处理器，其被配置成：
获得待传送的有效载荷；
在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定内部节点集合以向其分发一个或多个非有效载荷比特，所述分发至少部分地基于所述极性解码树中的内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小、以及剩下待分发的非有效载荷比特的可用数目；
通过将所述非有效载荷比特中的至少一个或多个非有效载荷比特与所述有效载荷比特进行交织来形成信息流，其中交织包括：对于所述内部节点集合中的每个内部节点，将一个或多个非有效载荷比特指派给以所述内部节点集合中的该内部节点为根的子树中的一个或多个叶节点；以及
通过使用极性码对所述信息流进行编码来生成码字；以及
与所述至少一个处理器耦合的存储器。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成：
在所述内部节点集合中包括所述极性解码树中其码率大于0但小于1的内部节点；以及
从所述内部节点集合中排除以下各项：
所述极性解码树中其码率为0或1的任何内部节点；
所述极性解码树中具有码率1子节点的任何内部节点；
所述极性解码树中以具有处于或低于所述目标ML搜索空间大小的搜索空间大小的父节点为根的任何内部节点；以及
所述极性解码树中以已经被包括在所述内部节点集合中的父节点为根的任何内部节点。
29.一种用于对信息比特进行编码的装置，包括：
至少一个处理器，其被配置成：
接收码字；
在与码大小和编码率相关联的极性解码树中确定一个或多个非有效载荷比特所分发到的内部节点集合，其中非有效载荷比特的分发至少部分地基于所述极性解码树中的内部节点的目标最大似然(ML)搜索空间大小、所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小；以及
至少通过对所述内部节点集合中的内部节点执行ML解码来对所述码字进行解码；以及
与所述至少一个处理器耦合的存储器。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述一个或多个非有效载荷比特减小所述一个或多个非有效载荷比特被指派给的所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小，并且其中，减小所述内部节点集合中的每个内部节点的搜索空间大小减少对所述码字进行解码的等待时间。
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