CN111049621A - 在极化码中交织分布式crc以用于提前终止的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种通信设备和方法。通信设备包括：循环冗余校验编码器，被配置为接收k信息比特并生成与k信息比特对应的p奇偶校验比特，k和p是正整数；以及交织器，被配置为输出k信息比特与p奇偶校验比特交织的交织比特序列。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。

Description

在极化码中交织分布式CRC以用于提前终止的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月12日提交的美国临时专利申请No.62/744,992以及2019年1月2日提交的美国非临时专利申请No.16/238,152的权益和优先权，这些申请的公开内容以引用方式整体并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及用于无线数据通信的编码方案，更具体地，涉及一种在极化码中交织分布式循环冗余校验(CRC)以用于提前终止的系统和方法。
背景技术
已采用极化码作为第3代合作伙伴计划(3GPP)新无线电(NR)标准的控制信道的信道编码方案。在NR标准中称为物理下行链路控制信道(PDCCH)的下行链路控制信道中，用户设备(UE)配置有时间和频率范围(也称为搜索空间)，其有效控制信息可存在于该范围中。用户设备可在搜索空间内执行所接收的下行链路信号的解码以识别有效信息，并且在解码过程中，可能发生错误。这些解码错误浪费系统资源和处理能力，因此，解码处理的任何减少可具有很大优势。
NR标准引入了分布式循环冗余校验(D-CRC)码，其利用了典型极化码解码方案的连续本质。各个D-CRC奇偶校验比特用于在解码后验证信息比特子集。如果D-CRC奇偶校验比特赞成(approve)对应信息比特，则解码处理继续，而如果D-CRC奇偶校验不赞成对应信息比特，则可提前终止解码处理，因为在这种情况下解码失败是不可避免的。在解码全部信息比特之前的这种解码终止被称为提前终止(early termination)，并且所发送的比特序列中D-CRC比特以及对应信息比特集合的顺序使得提前终止性能方面产生差异。
发明内容
根据一个实施例，一种设备包括：循环冗余校验(CRC)编码器，被配置为接收k信息比特并生成与k信息比特对应的p奇偶校验比特，k和p是正整数；以及交织器，被配置为输出k信息比特与p奇偶校验比特交织的交织比特序列。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
根据另一实施例，一种设备包括：解码器，被配置为将交织比特序列解码。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。解码器被配置为计算与k信息比特的第一子集对应的奇偶校验比特并通过将该奇偶校验比特与包括在交织比特序列中的p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特进行比较来确定CRC错误的发生。解码器还被配置为当检测到CRC错误时，终止交织比特序列的解码。
根据另一实施例，一种方法包括：接收k信息比特，k是正整数；生成与k信息比特对应的p奇偶校验比特，p是正整数；将p奇偶校验比特交织在k信息比特中以生成交织比特序列；以及经由无线数据通信信道将交织比特序列发送到用户设备。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
以上和其它优选特征，包括事件的实现和组合的各种新颖细节现在将参照附图更具体地描述并在权利要求中指出。将理解，本文所描述的特定系统和方法仅作为例示示出，而非作为限制。本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可在各种和众多实施例中采用本文所描述的原理和特征。
附图说明
作为本说明书的一部分包括的附图示出当前优选的实施例，并且与上面给出的一般描述和下面给出的优选实施例的详细描述一起用于说明和教导本文所描述的原理。
图1是示出根据一个实施例的可应用本无线通信系统和方法的环境的系统图；
图2示出根据一个实施例的本数据通信系统的示意图；
图3示出根据一个实施例的示例分布式CRC编码和解码方案的框图；
图4示出根据一个实施例的CRC交织方案的示例；
图5A示出根据一个实施例的d灵活的情况的示例交织图案；
图5B示出根据一个实施例的d给定的情况的示例交织图案；
图6是根据一个实施例的示例交织器选择处理的流程图；
图7示出根据一个实施例的交织器的操作的示例实现示意图；
图8示出根据一个实施例的NR交织图案的度量CS；以及
图9A至图9D示出在不同聚合级别下与NR交织图案比较的本交织方案的示例提前终止增益。
附图未必按比例绘制，并且贯穿附图，为了例示，相似结构或功能的元件通常由相似的标号表示。附图仅旨在方便本文所描述的各种实施例的描述。附图并未描述本文所公开的教导的每一个方面，并且不限制权利要求的范围。
具体实施方式
本文所公开的各个特征和教导可单独地使用或与其它特征和教导结合使用以提供一种在极化码中交织分布式循环冗余校验(CRC)以用于提前终止的系统和方法。参照附图更详细地描述使用许多这些附加特征和教导(单独和组合)的代表性示例。这种详细描述仅旨在向本领域技术人员教导进一步的细节以用于实践本教导的各方面，而非旨在限制权利要求的范围。因此，在最广泛的意义上，上面在详细描述中公开的特征的组合可能并非实践本教导所必需的，而是仅仅教导以具体地描述本教导的代表性示例。
在下面的描述中，仅为了说明，阐述了特定术语以提供本公开的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，实践本公开的教导并不要求这些具体细节。
本文中的详细描述的一些部分根据对计算机存储器内的数据比特的操作的算法和符号表示来呈现。数据处理领域的技术人员使用这些算法描述和表示来有效地向本领域其他技术人员传达其工作的实质。算法这里通常被认为是导致期望的结果的自洽步骤序列。步骤是需要物理量的物理操纵的那些步骤。通常，尽管不是必需的，这些量采取能够存储、传送、组合、比较以及以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。已证明有时(主要出于通用的原因)将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、术语、数字等是方便的。
然而，应该记住，所有这些以及相似术语与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。从下面的讨论显而易见的是，除非具体地另外说明，否则将理解，贯穿说明书，使用诸如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“显示”等的术语的讨论是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，其将计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵并变换成计算机系统存储器或寄存器或者其它这样的信息存储、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。
此外，代表性示例和从属权利要求的各种特征可按照未具体且明确列举的方式组合以便提供本教导的附加有用实施例。还要明确指出的是，为了原始公开以及为了限制要求保护的主题，所有值范围或实体组的指示公开了每一个可能的中间值或中间实体。还要明确指出的是，附图中所示的组件的尺寸和形状被设计为帮助理解本教导如何实践，而非旨在限制示例中所示的尺寸和形状。
本公开描述了一种在极化码中交织分布式循环冗余校验(D-CRC)以在D-CRC中检测到错误时允许提前终止的系统和方法。根据一个实施例，本系统和方法涉及由交织图案确定的信息比特和D-CRC比特的排序，使得可获得高提前终止增益。例如，在连续消去(SC)和连续消去列表(SCL)解码方案下，本系统和方法与NR交织方案相比可实现极化码的更高的提前终止增益。
具体地，本系统和方法的实施例包括应用贪婪算法以确保奇偶校验比特在极化编码器的输入序列中尽可能早地出现，假定给定奇偶校验比特的所有对应信息比特必须出现在序列中该奇偶校验比特之前。本文中，术语“贪婪”是指交织器识别信息比特的最小子集的能力，其可计算奇偶校验比特并将该奇偶校验比特尽可能早地交织在信息比特的序列中。由于解码器以连续方式工作，所以在解码处理中比传统D-CRC方案中更早检查奇偶校验比特的有效性，因此，本系统和方法可实现更高的提前终止增益。
图1是示出根据一个实施例的可应用本无线通信系统和方法的环境的系统图。无线通信系统100包括多个用户设备160，其可与一个或更多个基站110通信。在本示例中，仅示出一个基站110；然而，将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，各个用户设备160可与两个或更多个基站110通信。用户设备160可经由基站110向无线通信系统100中的另一实体(可存在于网络150上)请求服务(例如，语音通话、文本消息、对互联网服务提供商(ISP)的上行链路请求)以执行应用、执行操作等。参照图3，交织器(例如，302)可被实现为基站110或用户设备160的发送器的一部分，对应的解交织器(例如，307)可被实现为基站110或用户设备160的接收器的一部分。例如，根据NR标准，极化码用于从基站110向用户设备160发送信号，因此，交织器被实现于基站110的发送器中，解交织器被实现于用户设备160的接收器中。
用户设备160可经由诸如长期演进(LTE)网络、5G网络或其它下一代网络的蜂窝网络与基站110通信。在一些实施例中，用户设备160可经由诸如无线保真(Wi-Fi)连接的无线局域网(WLAN)连接与基站110通信。在这种情况下，基站110可以是诸如与IEEE 802.11标准兼容的路由或接入点的无线站。用户设备160的示例包括(但不限于)移动电话、智能电话、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、手持计算机、手持电子装置、存储装置、个人数字助理(PDA)装置、消费者装置、车载装置、全球定位系统(GPS)装置、游戏装置和媒体播放器。
图2是根据一个实施例的用户设备的示意图。将理解，图2仅是一般用户设备的代表，在实际实现中，用户设备160可使用各种配置并且包括图2中未示出的其它元件。在蜂窝网络系统中，用户设备160可以是移动电话、智能电话、平板计算机、智能手表、车辆等。在WLAN系统中，用户设备160可被配置为接入点或无线站。
用户设备160可包括耦接到射频(RF)前端237的一个或更多个天线238。接收器236和发送器235耦接到RF前端237并从天线238接收信号以及向天线238发送信号。用户设备160还包括处理器230，其执行指令231以执行用于从基站或任何其它无线通信装置接收数据分组以及向其发送数据分组的各种操作。处理器230可与系统总线240通信。通过系统总线240，处理器230可与用户设备160的一个或更多个系统组件通信。例如，用户设备160可包括用于存储指令231和其它数据的存储器221、用于向用户提供显示的显示器222以及用于与用户接口或用于向用户提供用户设备160的状态的I/O接口223。
图3示出根据一个实施例的示例分布式CRC编码和解码方案的框图。图4示出根据一个实施例的CRC交织方案的示例。要指出的是，图3所示的框图和图4所示的CRC交织方案仅是示例，将理解，本系统和方法不限于这些特定实现方式。
作为图1的基站110或用户设备160(例如，NR标准中的基站110)的发送器的一部分，在CRC生成器301处接收信息比特351，并且CRC生成器301生成与所接收的信息比特351对应的CRC。交织器302将与信息比特351对应的CRC交织到信息比特351中。
参照图4，CRC生成器301接收b信息比特410(例如，b1至b10)并在末尾附加p奇偶校验比特411的CRC。在本示例中，b为10，并且p为4。将理解，这些数字仅是示例，在不偏离本公开的范围的情况下，可接收任何数量的信息比特，并且CRC生成器301可生成任何数量的奇偶校验比特。附有p奇偶校验比特411的b信息比特410被统称为比特序列421。交织器302将p奇偶校验比特411的各个奇偶校验比特(例如，c1、c2、c3和c4)交织在b信息比特410内以生成交织比特序列422。
作为图1的基站110的发送器的一部分，子信道映射器303将交织器输出比特映射到极化编码器的输入的适当位置，并且极化编码器304用极化编码方案对交织比特序列422进行编码。将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可使用各种其它编码方案对数据进行编码。
包括信息比特351的交织的、编码的和映射的数据分组经由无线电信号无线地发送到接收器。接收器可包括具有提前终止能力的极化解码器306和解交织器307。如果极化解码器306没有检测到CRC错误，则极化解码器306将所接收的数据分组解码，并且解交织器307将解码的数据分组解交织以重构信息比特352。信息比特352与在编码和交织的情况下经由信道305发送的信息比特351相同。
根据一个实施例，极化编码器304和解码器可分布在无线通信系统中的用户设备和基站之间。在下行链路信道的情况下，CRC生成器301、交织器302以及子信道映射器303和极化编码器304可实现于诸如基站的发送器中，而极化解码器306和解交织器307可实现于诸如用户设备的接收器上。如果用户设备被配置为将编码的数据分组发送到基站，则除了极化解码器306和解交织器307之外，用户设备还可包括CRC生成器301、交织器302以及子信道映射器303和极化编码器304。
根据一些实施例，参照图3和图4说明的分布式CRC编码器和解码器可按照例如软件、固件或专用硬件(例如，系统芯片(SOC))或其任何组合的各种形式和配置部分地或全部地实现于基站110和/或用户设备160中。例如，根据NR标准，分布式CRC编码器被实现于基站110的发送器中，解码器被实现于用户设备160的接收器中。然而，要指出的是，本系统和方法不限于此，在不偏离本公开的范围的情况下，可应用于部署具有CRC的极化码的任何系统。
CRC生成器301可根据CRC码生成与b信息比特410对应的p奇偶校验比特411或CRC(p是整数，例如p＝24)。在一个实施例中，CRC码可由CRC生成器多项式定义。在p＝24的示例性情况下，CRC生成器多项式可由下式表示：
g(x)＝x24+x23+x21+x20+x17+x15+x13+x12+x8+x4+x2+x+1 (式1)
CRC生成器多项式控制p奇偶校验比特411对信息比特410的依赖性。由于p奇偶校验比特411中的各个奇偶校验比特取决于b信息比特410的子集，所以交织器302确保p奇偶校验比特411中的特定奇偶校验比特不出现在交织比特序列422中的比特序列中，直至所有对应信息比特出现。在接收器上，极化解码器生成信息比特和CRC比特的估计。因此，通过生成估计的信息比特的实际CRC来执行CRC校验，并且如果其与估计的CRC比特匹配，则解码器声明成功。在一些实施例中，极化解码器和CRC校验可被分成两个操作。在SCL解码方案下，由于使用相同的CRC码来选择由列表解码器生成的候选之一，所以CRC校验可以是解码操作的一部分。
参照图3，极化解码器306尝试通过按照其被接收的次序从左(最早比特)至右(最晚比特)以连续方式将所接收的数据分组解码来恢复信息比特。例如，极化解码器306计算与交织比特序列422包括的第一信息比特集合(b4、b8、b9)对应的奇偶校验比特并将所计算的奇偶校验比特与交织比特序列422中最早解码的奇偶校验比特c3进行比较。如果所计算的奇偶校验比特和奇偶校验比特c3匹配，则所接收的数据分组中不存在错误，并且极化解码器306继续以连续方式针对交织比特序列422中的剩余奇偶校验比特比较所计算的奇偶校验比特。如果所计算的奇偶校验比特和奇偶校验比特c3不匹配，则极化解码器306停止解码交织比特序列422的其余比特并终止解码处理。在错误出现之前，处理针对交织比特序列422的剩余比特重复。
由于各个奇偶校验比特在所有对应信息比特出现之后出现在解码的信息和奇偶校验比特的序列中，所以一旦极化解码器将所接收的比特解码并与通过对应信息比特计算的奇偶校验比特相比检查它们，就可检查特定奇偶校验比特的有效性。如果特定奇偶校验比特无效，则极化解码器306可提前终止解码处理而不解码交织比特序列422中的其余比特，因为无法通过解码其余比特来修复CRC错误。
交织器302定位一个或更多个奇偶校验比特并将它们尽可能早地放置在编码器的输入序列中。以贪婪方式重复该操作，使得识别可计算奇偶校验比特的信息比特的最小子集并且将这一对信息比特最小子集和对应奇偶校验比特交织并尽可能早地放置在交织的数据分组中的序列处。
根据一个实施例，交织器302通过识别与包括在交织比特序列422的序列中的特定奇偶校验比特关联的所接收的信息比特的子集来定义交织图案。例如，信息比特按照阵列[b1 b2 … bk]布置，其中k是信息比特的数量。交织器302进一步计算与信息比特阵列[b1b2 … bk]对应的奇偶校验比特[c1 … cp](p是奇偶校验比特的数量)。交织奇偶校验比特411之前的数据分组具有阵列[b1 b2 … bk c1 … cp]。
例如，b信息比特410包括标记为b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9和b10的10(b＝10)个信息比特。信息比特410被馈送到CRC生成器，CRC生成器根据CRC码生成与信息比特410对应的奇偶校验比特411。如上所述，CRC码的示例是式1的CRC生成器多项式。假定CRC生成器包括4个奇偶校验比特c1、c2、c3和c4(p＝4)的奇偶校验比特411。要指出的是，奇偶校验比特与信息比特之间的关系由CRC生成器多项式确定。基于CRC生成器多项式的CRC码，针对相同数量的信息比特410，奇偶校验比特411的数量可变化。
作为比较例，在交织奇偶校验比特411之前，极化编码器的输入序列与包括序列[b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 c1 c2 c3 c4]的比特序列421对应。要指出的是，仅在将奇偶校验比特本身以及与奇偶校验比特对应的信息比特解码之后，检查奇偶校验比特411中的CRC奇偶校验比特的有效性才可执行。
在本示例中，假定奇偶校验比特c1、c2、c3和c4中的每一个如下依赖于信息比特410的子集：
c1＝f(b1,b3,b4,b5,b7,b8,b10)，
c2＝f(b1,b2,b5,b6)，
c3＝f(b4,b8,b9)，并且
c4＝f(b1,b5,b7,b8,b9,b10)。
作为比较例，根据NR标准规范的交织器对信息比特410以及奇偶校验比特411进行交织以生成序列[b1 b3 b4 b5 b7 b8 b10 c1 b2 b6 c2 b9 c3 c4]。换言之，在序列中首先呈现与奇偶校验比特c1有关的信息比特b1、b3、b4、b5、b7、b8和b10，随后是奇偶校验比特c1，与c2有关的其余信息比特b2和b6，随后是奇偶校验比特c2，与c3有关的其余信息比特b9，随后是奇偶校验比特c3，与c4有关的其余信息比特(在此示例中，无)，随后是奇偶校验比特c4。
根据一个实施例，交织器302生成序列[b4 b8 b9 c3 b1 b2 b5 b6 c2 b7 b10 c4b3 c1]。换言之，交织器302生成序列，其包括贡献于奇偶校验比特c3的最小数量的信息比特(即，对于奇偶校验比特c3的情况，3)在序列中首先呈现，后面跟随有对应奇偶校验比特c3，随后是贡献于奇偶校验比特c2的更大量的信息比特(即，对于奇偶校验比特c2的情况，4)在序列中呈现，后面跟随有对应奇偶校验比特c2，再随后是贡献于奇偶校验比特c4的更大量的信息比特(即，对于奇偶校验比特c4的情况，6)在序列中呈现，后面跟随有对应奇偶校验比特c4，最后是贡献于奇偶校验比特c1的最大数量的信息比特(即，对于奇偶校验比特c1的情况，7)在序列中呈现，后面跟随有对应奇偶校验比特c1。对于大量的奇偶校验比特，处理按照与CRC的特定奇偶校验比特对应的信息比特的数量的次序重复，直至序列的末尾。
在NR标准交织方案的先前序列中，极化解码器尝试从左至右解码序列，因此，与本交织方案相比，第一解码失败/通过检查只能在将朝着序列的末尾更远处的第一奇偶校验比特c1解码之后进行。如果CRC校验导致失败，则NR标准交织方案可实现很少或没有实现计算节省。NR交织方案与本交织方案之间的比较表明，在NR交织方案的情况下可能的最早提前终止是在将作为序列中的第8比特的奇偶校验比特c1解码之后，而根据本交织方案可能的最早提前终止可发生在将作为序列中的第4比特的奇偶校验比特c3解码之后。如果关于奇偶校验比特c3检测到CRC错误，则极化解码器306可提前终止序列的剩余比特的解码处理。
概括本交织方案，对于CRC的奇偶校验比特411内的各个奇偶校验比特ci(i是整数，i＝1至p)，交织器302如下检查包含|Si|信息比特的总数的集合Si中的信息比特：
j1＝argmini|Si|, D1＝Sj1,
j2＝argmini≠j1|Si-Sj1|, D2＝Sj2-Sj1,
Figure BDA0002230797390000111
交织器302的输出可被表示为：
[D1 cj1 D2 cj2 … Dp cjp],
其中在信息比特子集Di之后立即交织奇偶校验比特或一组奇偶校验比特cji(i＝1至p)。信息比特子集Di以及所有前面的信息比特子集D1至Di-1(i≥2)可确定性地与一组奇偶校验比特cji中的奇偶校验比特相关。例如，信息比特子集D1至D2(S2＝D1+D2)可确定性地与奇偶校验比特cj2相关，信息比特子集D1至D3(S3＝D1+D2+D3)可确定性地与奇偶校验比特cj3相关，依此类推。
根据一些实施例，交织器302针对信息比特的给定值k(理论上，k等于或大于1并且等于或小于信息比特的总数)以及具有p奇偶校验比特的CRC多项式生成交织图案。信息比特的给定值k取特定范围的比特，而CRC多项式和奇偶校验比特的数量可基于所使用的CRC码来预定和固定。当k的值改变时，交织器302可针对各个k值使用专用交织图案。然而，针对信息比特的各个数量k使用专用交织图案可能实际上不具吸引力。尽管交织器302可针对各个k值应用交织图案，但交织器302可假设为了实践性而预先确定一个或多个k值。
交织器302可按照各种方式确定与特定奇偶校验比特对应的一个或多个k值。例如，交织器302可考虑所有可能k值或者小于所有可能k值的值(例如，1至140)以加速交织操作。根据经验观察到，序列j1、j2、…、jp分批不变，这意味着其在特定间隔中不变(ki≤k≤ki+1)。还观察到，在一个批次内，较小k值的Sj是较大k值的Sj的子集。
根据一个实施例，对于给定范围的k，使得ki≤k≤ki+1，交织器302可针对该给定范围的上限ki+1设计，并用于相同范围ki≤k≤ki+1中的所有k值。当针对ki+1设计的交织器302用于范围ki≤k≤ki+1中的任何k值时，ki+1-k空比特可被附加到信息比特序列并在交织操作之后被移除。
在另一实施例中，交织器302选择单个k值以确定交织图案。单个k值可按照若干方式选择，例如，k的最大值。例如，根据题为“Multiplexing and Channel Coding”的3GPP NR标准的规范#38.212，k的最大值为140。
图5A和图5B是根据一些实施例的确定交织图案的流程图。图5A示出允许交织器的数量d灵活的情况的示例交织图案，而图5B示出d给定的情况的示例交织图案。允许交织器的数量d介于最小值kmin和最大值kmax之间。
参照图5A，处理开始于调查允许数量的交织器的数量d是否灵活(在501)。信息比特的数量k初始被设定为最小值kmin(在520)并前进至下一步骤。当值k达到最大值kmax时，处理结束(在534)。对于给定k值，针对k信息比特生成p奇偶校验比特(在522)。变量r从1开始(在523)，并且交织器根据(式2)在包含|Si|信息比特的总数的集合Si中寻找信息比特jr(在524)。如果它是第一奇偶校验比特(即，r＝1)(在525)，则新序列以包括与奇偶校验比特cjr对应的信息比特Dr和奇偶校验比特cjr的第一对开始(在526)，否则包括与奇偶校验比特cjr对应的信息比特Dr和奇偶校验比特cjr的下一对被附加到当前序列(在527)。如果变量r大于p(在528)，则序列被暂时保存(步骤529)，否则变量r增加(在532)。在当前对的信息比特Dr和奇偶校验比特cjr被保存之后，检查序列是否相对于先前序列不变(在530)。如果是，则信息比特的数量k增加(在533)，并且处理重复，直至信息比特的数量k达到其最大(在521)。如果否，则以先前k值结束的范围的先前序列以及先前k值被保存(在531)，并且信息比特的数量k增加(在533)。
参照图5B，处理开始于调查允许数量的交织器的数量d是否固定(在501)。变量a初始被设定为1(在540)并且前进至下一步骤。当值a达到允许交织器的数量d时，处理结束(在554)。对于给定a值，寻找分区a内的k的最大值kmax(a)(在542)，并且生成kmax(a)信息比特的p奇偶校验比特(在543)。接下来，寻找信息比特集合S1至Sp(在544)。变量r从1开始(在545)，并且交织器根据(式2)寻找信息比特jr(在546)。如果它是第一奇偶校验比特(即，r＝1)(在547)，则新序列以包括与奇偶校验比特cjr对应的信息比特Dr和奇偶校验比特cjr的第一对开始(在548)，否则包括与奇偶校验比特cjr对应的信息比特Dr和奇偶校验比特cjr的下一对被附加到当前序列(在549)。如果变量r大于p(在550)，则范围a的序列被保存(步骤551)，并且变量a增加(在553)。否则，变量r增加(在552)，并且处理通过根据(式2)寻找信息比特jr来重复(在546)。
图6是根据一个实施例的示例交织器选择处理的流程图。处理以接收k个信息比特开始(在610)。第一步骤是确定k落在的范围i(在620)。在第二步骤中，imax–k空比特被附加到信息比特(imax是范围i的上限)(在步骤630)。在第三步骤中，交织器对信息和奇偶校验比特进行交织(在640)。最后，交织器将交织的数据分组输出到极化编码器以用于编码(在650)。
从操作角度，一旦交织器被设计，就可如下选择交织器。图7示出根据一个实施例的交织器的操作的示例实现示意图。图7示出本交织操作的实现方案。
对于具有长度k的给定信息比特集合，信息比特序列被发送到范围查找存储器710以确定k落在的范围i。空比特生成器711生成ki+1-k空比特。k信息比特与ki+1-k空比特连接(在712)，随后连接对应的p奇偶校验比特(在713)。i的最大值和奇偶校验比特被存储在缓冲器中(714)，并且交织器715对k信息比特和p奇偶校验比特进行交织。交织的序列被输出到极化编码器716。
可使用度量来比较各种交织方案的性能。尽管在3GPP标准化过程期间定义并使用提前终止增益(将稍后描述)作为性能比较度量，但是将理解，其值对诸如信道、码率等的许多参数具有依赖性。在考虑针对提前终止增益的性能比较之前，考虑独立于除了CRC多项式和信息比特数量之外的所有其它参数的另一度量。
本交织器的主要目的在于尽可能早地定位信息比特，从而在发生错误时允许提前终止解码。根据一个实施例，本交织方案可被视为使|D1|的值最小化，随后使|D2|最小化等等。可评估这样的性质的度量的示例是累积和(CS)度量。累积和度量可如下表示：
Figure BDA0002230797390000141
交织器302可能未必使CS度量最小化；相反，其确保CS度量与其它交织图案相比足够小。图8示出根据一个实施例的NR交织图案的度量CS。该示例示出3GPP NR标准的规范#38.212与以每一个k值设计的本交织图案之间的比较结果。图8还示出以早前说明的当用于所有k值时的k＝140设计的本交织图案的CS的值。图8示出以k＝140设计的交织图案足够好以用于宽范围的值k，同时显示出比3GPP NR标准的交织图案更好的性能。要指出的是，k的值不限于140，它仅仅是根据NR规范的信息比特的最大数量。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，相同的交织方案可应用于任何k值。
在3GPP标准化期间使用称为提前终止增益的性能度量。解码操作影响提前终止增益。例如，在简化连续消去解码(SSCL)下，特定节点的解码复杂度和延迟取决于节点的类型。然而，提前终止增益(其定义为由于提前终止而未解码的信息比特除以信息比特总数的比率)提供良好估计以及不同交织方案之间的比较。提前终止增益度量可用于评估与特定极化编码方案关联的各种交织方案的性能。
图9A至图9D示出在PDCCH的不同聚合级别(AL)下与NR交织图案比较的本交织方案的示例提前终止增益。本文中，聚合级别(AL)是指确定为物理下行链路控制信道(PDCCH)分配了多少控制信道元素或资源的数。例如，NR规范中的允许聚合级别为{1,2,4,8,16}。
图9B至图9D示出针对k＝140设计的图案的提前终止增益。针对加性高斯白噪声(AWGN)信道假设随机四相相移键控(QPSK)作为信道的输入而获得图9A至图9D所示的结果。这些结果表明，本交织方案提供比NR交织图案更高的提前终止增益。这些结果与图8中的观察一致，因为以k＝140设计的一个交织图案在所有k值下使用时针对宽范围的k给出以各个k设计的图案的相同增益。结果表明，本交织器可提供比NR标准中使用的交织器的提前终止增益高300％的提前终止增益。
表1比较在不同的信息比特数量k和聚合级别(AL)下本交织器和NR-交织器的虚警(FA)的示例。这些结果是在对AWGN信道的随机QPSK输入下获得的。在每一对(k,AL)下调节信噪比(SNR)，使得在有效下行链路控制信息(DCI)下发送的块的仅1％未被正确地解码。表1示出本交织器和NR交织器之间的虚警率的比较结果。
(k,AL) NR交织器FA 本交织器FA
(40,1) 5.508e-7 5.4511e-7
(40,2) 5.26e-7 5.37e-7
(40,4) 4.5058e-7 5.15e-7
(40,8) 4.17e-7 4.37e-7
(70,1) 4.91e-7 4.905e-7
(70,2) 4.88e-7 4.61e-7
(70,4) 3.71e-7 4.138e-7
表1：本交织器对NR交织器的虚警率
根据一个实施例，一种设备包括：循环冗余校验(CRC)编码器，被配置为接收k信息比特并生成与k信息比特对应的p奇偶校验比特，k和p是正整数；以及交织器，被配置为输出k信息比特与p奇偶校验比特交织的交织比特序列。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
交织器还可被配置为：(1)针对p奇偶校验比特当中的各个奇偶校验比特ci识别k信息比特当中的信息比特集合Si；并且(2)确定集合Si中的比特数，pi是与集合Si对应的奇偶校验比特。
交织器还可被配置为：(3)确定多个信息比特集合当中具有最小比特数的集合SL；(4)将集合SL以及与集合SL对应的奇偶校验比特pL附加到中间交织比特序列；并且(5)从所有其它集合Si移除SL中的比特以生成交织比特序列。
交织器可将步骤(3)、(4)和(5)重复至少p-1次。
CRC编码器可基于多项式CRC码来生成p奇偶校验比特。
该设备可被实现于无线数据通信系统的基站中，并且该基站可被配置为经由下行链路信道将包括交织比特序列的工作负荷发送到无线数据通信系统的用户设备。
该设备还可包括被配置为对交织比特序列进行编码的编码器。
该设备还可包括信道映射器以经由信道映射器所建立的信道将交织比特序列发送到用户设备。
根据另一实施例，一种设备包括：解码器，被配置为将交织比特序列解码。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。解码器被配置为计算与k信息比特的第一子集对应的奇偶校验比特并通过将该奇偶校验比特与包括在交织比特序列中的p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特进行比较来确定CRC错误的发生。解码器还被配置为当检测到CRC错误时，终止交织比特序列的解码。
该设备可被实现于无线数据通信系统的用户设备中，并且无线数据通信系统的基站可被配置为经由下行链路信道将包括k信息比特的工作负荷发送到无线数据通信系统的用户设备。
包括在交织比特序列中的p奇偶校验比特可由CRC编码器基于多项式CRC码生成。
解码器可使用多项式CRC码来计算奇偶校验比特。
根据另一实施例，一种方法包括：接收k信息比特，k是正整数；生成与k信息比特对应的p奇偶校验比特，p是正整数；将p奇偶校验比特交织在k信息比特中以生成交织比特序列；以及经由无线数据通信信道将交织比特序列发送到用户设备。交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及k信息比特的第二子集附加有p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特。在交织比特序列中，k信息比特的第一子集被定位为比k信息比特的第二子集早。k信息比特的第二子集以及交织比特序列中包括k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
该方法还可包括：(1)针对p奇偶校验比特当中的各个奇偶校验比特ci识别k信息比特当中的信息比特集合Si；以及(2)确定集合Si中的比特数，pi是与集合Si对应的奇偶校验比特。
该方法还可包括：(3)确定多个信息比特集合当中具有最小比特数的集合SL；(4)将集合SL以及与集合SL对应的奇偶校验比特pL附加到中间交织比特序列；以及(5)从所有其它集合Si移除SL中的比特以生成交织比特序列。
该方法还可包括：将步骤(3)、(4)和(5)重复至少p-1次。
CRC编码器可基于多项式CRC码来生成p奇偶校验比特。
交织比特序列可由实现于无线数据通信系统的基站中的交织器生成，并且该基站可被配置为经由下行链路信道将包括交织比特序列的工作负荷发送到无线数据通信系统的用户设备。
该方法还可包括使用极化编码器对交织比特序列进行编码。
该方法还可包括：将交织比特序列解码；计算与k信息比特的第一子集对应的奇偶校验比特；通过将奇偶校验比特与包括在交织比特序列中的p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特进行比较来确定CRC错误的发生，以及当检测到CRC错误时，终止交织比特序列的解码。
以上描述了上述示例实施例以示出实现系统和方法的各种实施例以用于提供一种在极化码中交织分布式循环冗余校验(CRC)以用于提前终止的系统和方法。本领域普通技术人员将想到所公开的示例实施例的各种修改和偏离。以下权利要求中阐述旨在落入本公开的范围内的主题。

Claims (20)

1.一种通信设备，包括：
循环冗余校验编码器，被配置为接收k信息比特并生成与所述k信息比特对应的p奇偶校验比特，k和p是正整数；以及
交织器，被配置为输出所述k信息比特与所述p奇偶校验比特交织的交织比特序列，
其中，所述交织比特序列包括所述k信息比特的第一子集附加有所述p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及所述k信息比特的第二子集附加有所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特，
其中，在所述交织比特序列中，所述k信息比特的第一子集被定位为比所述k信息比特的第二子集早，并且
其中，所述k信息比特的第二子集以及所述交织比特序列中包括所述k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述交织器还被配置为：
(1)针对所述p奇偶校验比特当中的各个奇偶校验比特ci识别所述k信息比特当中的信息比特集合Si；并且
(2)确定集合Si中的比特数，pi是与集合Si对应的奇偶校验比特。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述交织器还被配置为：
(3)确定多个信息比特集合当中具有最小比特数的集合SL；
(4)将集合SL以及与集合SL对应的奇偶校验比特pL附加到中间交织比特序列；并且
(5)从所有其它集合Si移除集合SL中的比特以生成所述交织比特序列。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述交织器将步骤(3)、(4)和(5)重复至少p-1次。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述循环冗余校验编码器基于多项式循环冗余校验码来生成所述p奇偶校验比特。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备被实现于无线数据通信系统的基站中，并且所述基站被配置为经由下行链路信道将包括所述交织比特序列的工作负荷发送到所述无线数据通信系统的用户设备。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括编码器，所述编码器被配置为对所述交织比特序列进行编码。
8.根据权利要求7所述的设备，还包括信道映射器，以经由所述信道映射器所建立的信道将所述交织比特序列发送到所述用户设备。
9.一种通信设备，包括：
解码器，被配置为将交织比特序列解码，
其中，所述交织比特序列包括k信息比特的第一子集附加有p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及所述k信息比特的第二子集附加有所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特，
其中，在所述交织比特序列中，所述k信息比特的第一子集被定位为比所述k信息比特的第二子集早，
其中，所述k信息比特的第二子集以及所述交织比特序列中包括所述k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关，
其中，所述解码器被配置为计算与所述k信息比特的第一子集对应的奇偶校验比特并通过将所述奇偶校验比特与包括在所述交织比特序列中的所述p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特进行比较来确定循环冗余校验错误的发生，并且
其中，所述解码器还被配置为当检测到所述循环冗余校验错误时，终止所述交织比特序列的解码。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述设备被实现于无线数据通信系统的用户设备中，并且所述无线数据通信系统的基站被配置为经由下行链路信道将包括所述k信息比特的工作负荷发送到所述无线数据通信系统的所述用户设备。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，包括在所述交织比特序列中的所述p奇偶校验比特由循环冗余校验编码器基于多项式循环冗余校验码生成。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述解码器使用所述多项式循环冗余校验码来计算所述奇偶校验比特。
13.一种通信方法，包括：
接收k信息比特，k是正整数；
生成与所述k信息比特对应的p奇偶校验比特，p是正整数；
将所述p奇偶校验比特交织在所述k信息比特中以生成交织比特序列；以及
经由无线数据通信信道将所述交织比特序列发送到用户设备，
其中，所述交织比特序列包括所述k信息比特的第一子集附加有所述p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特以及所述k信息比特的第二子集附加有所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特，
其中，在所述交织比特序列中，所述k信息比特的第一子集被定位为比所述k信息比特的第二子集早，并且
其中，所述k信息比特的第二子集以及所述交织比特序列中包括所述k信息比特的第一子集的所有前面的信息比特确定性地与所述p奇偶校验比特中的第二奇偶校验比特相关。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
(1)针对所述p奇偶校验比特当中的各个奇偶校验比特ci识别所述k信息比特当中的信息比特集合Si；以及
(2)确定集合Si中的比特数，pi是与集合Si对应的奇偶校验比特。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
(3)确定多个信息比特集合当中具有最小比特数的集合SL；
(4)将集合SL以及与集合SL对应的奇偶校验比特pL附加到中间交织比特序列；以及
(5)从所有其它集合Si移除集合SL中的比特以生成所述交织比特序列。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
将步骤(3)、(4)和(5)重复至少p-1次。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，循环冗余校验编码器基于多项式循环冗余校验码来生成所述p奇偶校验比特。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述交织比特序列由实现于无线数据通信系统的基站中的交织器生成，并且所述基站被配置为经由下行链路信道将包括所述交织比特序列的工作负荷发送到所述无线数据通信系统的用户设备。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括使用极化编码器对所述交织比特序列进行编码。
20.根据权利要求13所述的方法，还包括：
将所述交织比特序列解码；
计算与所述k信息比特的第一子集对应的奇偶校验比特；
通过将所述奇偶校验比特与包括在所述交织比特序列中的所述p奇偶校验比特中的第一奇偶校验比特进行比较来确定循环冗余校验错误的发生，以及
当检测到所述循环冗余校验错误时，终止所述交织比特序列的解码。
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