JP2020537379A - Polar符号性能を向上させるためのNR PBCHペイロードのビット順序 - Google Patents
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Abstract
Description
[0003] Arikanによって提案されたPolar符号(E. Arikanによる"Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels"、IEEE Transactions on Information Theory、vol.55, pp.3051- 3073, Jul. 2009)は、低複雑度逐次除去(SC)デコーダの下でバイナリ入力ディスクリートメモリレスチャネルの対称容量を達成することが証明可能な構成的符号化方式の第1級である。しかし、SC下のPolar符号の有限長性能は、低密度パリティ検査(LDPC)符号やターボ符号のような他の現代的チャネル符号化方式と比較して競争力がない。後に、SCリスト(SCL)デコーダが、TalおよびVardy(I. TalおよびA. Vardy、"list Decoding of Polar codes"、Proceedings of IEEE Symp. Inf. Theory, pp1-5, 2011)によって提案され、最適最尤(ML)デコーダの性能に近づくことができる。単純なCRC符号化を連結することによって、連結されたPolar符号の性能は、十分に最適化されたLDPCおよびターボ符号の性能と競合することが示された。その結果、Polar符号は将来の5G無線通信システムの候補として考えられている。
c'k=cΠ(k),k=0,1,...,K−1
ここで、インターリーブパターンΠ(k)は、次式で与えられる:
[0008] 5GのNew Radio (NR)通信システムは、数百MHzから数百GHzの範囲のキャリア周波数で動作することができる。ミリ波(mmW)帯(〜30〜300GHz)のような非常に高い周波数帯で動作する場合、無線信号は、低い周波数帯(1〜3GHzなど)の場合よりも距離とともに一層速く減衰する。従って、システム情報を、同じ意図されたカバレッジエリアにわたってユーザ機器(UE)にブロードキャストするために、通常、ビームフォーミングが、高周波数における経路損失を補償すべく電力利得を達成するために使用される。多くのアンテナを用いてビームを形成する場合、各ビームの信号カバレッジは極めて狭くなり得るので、システム情報は、一度に1つずつ異なるビーム方向でブロードキャストまたは送信される必要がある。異なる(方位角および/または仰角)方向を有するビームを一度に1つ使用して同じ情報を搬送する信号を送信するこのプロセスは、一般にビーム掃引と呼ばれる。通常、同じシステム情報を搬送する多くのビームのうちの1つだけが、良好な信号強度で特定の受信機に到達することができるので、受信機は全体的な無線フレーム構造における受信ビームの位置を知ることができない。受信機が周期的な無線フレームの開始と終了を決定できるようにするために、ビーム掃引を通してシステム情報をブロードキャストするとき、しばしば時間インデックスが含まれる。
分散CRCおよびインターリーバの概要
[0020] 図5は、分散CRC法としても知られている、CRCインターリーブPolar符号化における基本動作を記述するブロック図である。ここで、データビットは最初に、CRCエンコーダを使用して符号化され、その出力(ここではペイロードビットと呼ばれる)はCRCインターリーバを使用してインターリーブされ、Polarエンコーダコアの入力を形成し、Polarエンコーダコアは次に、符号化済ビットを生成する。しばしば、データビットは、Polarデコーダによって有効に活用することができない任意の位置に配置される、予約されたビットのような、既知または部分的に既知の値(図中に破線で示される)を有するビットを含む。
[0021] 特定の実施形態によれば、図6に示すように、既知のビットまたは部分的に既知の(予約された)ビットを、性能を向上させるために利用されるPolarデコーダにとって有利な位置に配置することができるように、CRCインターリーバの影響を補償するために、既知のビットに対して別のインターリーバが導入される。
NR-PBCHにおける分散CRCおよびインターリーバの詳細
[0022] ここでは、NB−PBCHの場合について、より詳細で具体的な内容を記載する。分散CRC付きPolar符号は、次のようにNR PBCHに使用される。
- CRCを含むPBCHペイロードサイズ:ベースラインとして56ビット。64ビットのオプション3も、性能比較のために含まれる。
o オプション1:CRCを含む56ビット。CRC19ビット→37ビット情報(CRCビットを除く)。
o オプション2:CRCを含む56ビット。CRC24ビット→予約ビット数を減らすことで、CRC ビットを除いた32ビットの情報になる。予約ビット数は、6GHzより下および6GHz以上に対して、それぞれ8および5に低減される。
o オプション3:CRCを含む64ビット。CRC24ビット→PBCHビットの数を64ビット(8ビットアライン)に増やし、CRC ビットを除く40ビットの情報に増やす。予約ビット数は、6GHzより下および6GHz以上に対して、それぞれ16および13に増加する。
- 符号後サイズはM=864ビットである
o M=9(DMRS 除外後の使用可能REが9個) * 24(#PRB) * 2(2OFDMシンボル) * 2(QPSK)=864 ビット
- Polar符号サイズDL:マザー符号Nmax=512bit。
- SCLリストサイズL=8;
- DCIと同じ、関連付けられたインターリーバを持つ分散CRC;デコーダは、望む場合、PBCH復号化の早期終了のために分散CRCを利用することができる;
- CRC19:
o 多項式:0x97599 [D19 + D16 + D14 + D13 + D12 + D10 + D8 + D7 + D4 + D3 + 1]
o Kmax =53ビット(CRC19 および3個の分散CRC ビット付き)のための長さ72のインターリーバ:
[1, 4, 5, 8, 10, 11, 14, 15, 16, 20, 24, 26, 28, 30, 31, 35, 44, 45, 46, 48, 51, 52, 58, 12, 19, 21, 22, 25, 32, 33, 37, 38, 39, 47, 68, 7, 9, 17, 18, 27, 41, 50, 61, 0, 2, 3, 6, 13, 23, 29, 34, 36, 40, 42, 43, 49, 53, 54, 55, 56, 57, 59, 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 69, 70, 71]
- CRC24:
o 多項式:0x1b2b117 [D24 + D23 + D21 + D20 + D17 + D15 + D13 + D12 + D8 + D4 + D2 + D +1]
o TS 38.212v1.0.0においてのように、Kmax =200ビット(CRC24付き)のための長さ224のインターリーバ:
[0, 2, 3, 5, 6, 8, 11, 12, 13, 16, 19, 20, 22, 24, 28, 32, 33, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 47, 49, 50, 54, 55, 57, 59, 60, 62, 64, 67, 69, 74, 79, 80, 84, 85, 86, 88, 91, 94, 102, 105, 109, 110, 111, 113, 114, 116, 118, 119, 121, 122, 125, 126, 127, 129, 130, 131, 132, 136, 137, 141, 142, 143, 147, 148, 149, 151, 153, 155, 158, 161, 164, 166, 168, 170, 171, 173, 175, 178, 179, 180, 182, 183, 186, 187, 189, 192, 194, 198, 199, 200, 1, 4, 7, 9, 14, 17, 21, 23, 25, 29, 34, 36, 43, 45, 48, 51, 56, 58, 61, 63, 65, 68, 70, 75, 81, 87, 89, 92, 95, 103, 106, 112, 115, 117, 120, 123, 128, 133, 138, 144, 150, 152, 154, 156, 159, 162, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 181, 184, 188, 190, 193, 195, 201, 10, 15, 18, 26, 30, 52, 66, 71, 76, 82, 90, 93, 96, 104, 107, 124, 134, 139, 145, 157, 160, 163, 177, 185, 191, 196, 202, 27, 31, 53, 72, 77, 83, 97, 108, 135, 140, 146, 197, 203, 73, 78, 98, 204, 99, 205, 100, 206, 101, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223]
- 3ビットは時間インデックスを表す。
[0024] PBCHの示唆されたコンテンツの表によって示されるように、PBCHペイロードビットのおよそ1/3は既知の値を有する。これには:
・「13」と「10」は、それぞれ6GHzより下と6GHz以上の予約ビットである。
・6Ghz以上の場合の3ビット時間インデックス。
o 仮説テストでは、時間インデックスビットはデコーダで使用されるように全てゼロである。
・CRC19と、関連するインターリーバ(下記参照)とを使用し、K0=13ビットと既知の値を仮定して、13の既知のビットを以下に置くべきである:
CRC19のための既知ビット位置:[1,4,5,8,10,11,14,15,16,20,24,26,28]。
・CRC24と、関連するインターリーバ(下記参照)とを使用し、K0=13ビットと既知の値を仮定して、13の既知のビットを以下に置くべきである:
CRC24のための既知ビット位置:[0,2,3,5,6,8,11,12,13,16,19,20,22]。
・CRC19:
o 多項式:0x97599 [D19+D16+D14+D13+D12+D10+D8+D7+D4+D3+1]
o Kmax=53ビット(CRC19および3個の分散CRCビット付き)のための長さ72のインターリーバ:
[1, 4, 5, 8, 10, 11, 14, 15, 16, 20, 24, 26, 28, 30, 31, 35, 44, 45, 46, 48, 51, 52, 58, 12, 19, 21, 22, 25, 32, 33, 37, 38, 39, 47, 68, 7, 9, 17, 18, 27, 41, 50, 61, 0, 2, 3, 6, 13, 23, 29, 34, 36, 40, 42, 43, 49, 53, 54, 55, 56, 57, 59, 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 69, 70, 71]
・ CRC24:
o 多項式:0x1b2b117 [D24+D23+D21+D20+D17+D15+D13+D12+D8+D4+D2+D+1]
o TS38.212v1.0.0においてのように、Kmax=200ビット(CRC24付き)のための長さ224のインターリーバ:
[0, 2, 3, 5, 6, 8, 11, 12, 13, 16, 19, 20, 22, 24, 28, 32, 33, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 47, 49, 50, 54, 55, 57, 59, 60, 62, 64, 67, 69, 74, 79, 80, 84, 85, 86, 88, 91, 94, 102, 105, 109, 110, 111, 113, 114, 116, 118, 119, 121, 122, 125, 126, 127, 129, 130, 131, 132, 136, 137, 141, 142, 143, 147, 148, 149, 151, 153, 155, 158, 161, 164, 166, 168, 170, 171, 173, 175, 178, 179, 180, 182, 183, 186, 187, 189, 192, 194, 198, 199, 200, 1, 4, 7, 9, 14, 17, 21, 23, 25, 29, 34, 36, 43, 45, 48, 51, 56, 58, 61, 63, 65, 68, 70, 75, 81, 87, 89, 92, 95, 103, 106, 112, 115, 117, 120, 123, 128, 133, 138, 144, 150, 152, 154, 156, 159, 162, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 181, 184, 188, 190, 193, 195, 201, 10, 15, 18, 26, 30, 52, 66, 71, 76, 82, 90, 93, 96, 104, 107, 124, 134, 139, 145, 157, 160, 163, 177, 185, 191, 196, 202, 27, 31, 53, 72, 77, 83, 97, 108, 135, 140, 146, 197, 203, 73, 78, 98, 204, 99, 205, 100, 206, 101, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223]。
c'k=cΠ(k),k=0,1,...,K−1。
ステップ1.PBCHコンテンツ、MIBは、Polar符号を考慮せずに構築される。典型的には、これは図7の第1のベクトル(ここで、左は開始であり、右は終了である)によって示されるように、予約ビット('R')を終了に向けて置く。CRCビット('C')は、予約ビットのすぐ後ろに配置される。MIBの残りのビット('b')は前に配置される。
ステップ2.MIBコンテンツには、MIBコンテンツインタリーバΠMIBが適用され、図7に示す第2のベクタが得られる。ΠMIBは、予約ビットがインターリーブされて、分散CRCビットに関連付けられたインターリーバの影響を反転するように構成されている。
a. 例えば、CRC19および関連するインターリーバが適用される場合、予約ビット'R'は、図8に示されるような位置にある。
ステップ3.分散CRC(ΠD-DRC)に関連付けられたインターリーバが適用される。ΠMIB及びΠD-DRCの組み合わせの影響により、予約ビット'R'は、Polarエンコーダコアに入る前に情報ベクトルの先頭に配置される。
[0032] ある実施形態によれば、図5のPolarエンコーダコアの入力におけるビットのいくつかはパリティチェック(PC)ビットとして使用され、その値は他のデータビット(典型的には各PCビットの前のもの)の値によって決定される。その後、デコーダは、PCビットと他のデータビットとの間のこの人工的な既知の関係を利用して、性能を向上させることができる。
ui=Σj∈{0,1,..., N-1};j≦iuj。
ui=Σj∈{0,1,..., N-1};j≦iuj。
[0042] 特定の実施形態によれば、ここで開示されるPolar符号化技法は無線送信機によって実行されてよく、本書で開示されるPolar復号化技法は無線受信機によって実行されてよい。一例として、特定の実施形態において、ネットワークノード115は、本書で開示されるブロードキャストチャネル(NR PBCH等)で開示されるPolar符号化技術を使用する送信器を含むことができ、無線デバイス110は、本書に開示される復号化技術に従ってブロードキャストチャネルを受信する受信機を含むことができる。ネットワークノード115および無線デバイス110の例は、図9〜14に関して以下でさらに説明される。
更なる例示的実施形態
1.方法は以下を含む:
既知の値を有するブロードキャストチャネルのペイロードビットを識別することと、
ブロードキャストチャネルのPolar符号化を実行する際に、既知の値を持つ前記ペイロードビットを配置する位置を決定すること。
2.例示的実施形態1の方法であって、パリティチェック(PC)ビットを所定の位置に配置することをさらに含む。
3.例示的実施形態2の方法であって、データビットを前記PCビットに連結することを更に含む。
4.方法であって、既知または部分的に既知のビットに対するCRCインターリーバの影響を補償するために、分散CRCを有するPolarエンコーダに、ビットが既知のインターリーバを追加することを含む。
5.ネットワークノードであって、命令を記憶するように動作可能なメモリと、命令を実行するように動作可能な処理回路とを有し、それによって、前記ネットワークノードは例示的実施形態1乃至4の方法のいずれかを実行するように動作可能である。
6.コンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、例示的実施形態1乃至4の方法のいずれかを実行するためのプログラムコードを含む。
7.方法は以下を含む:
ネットワークノードから受信したブロードキャストチャネルを復号することであって、前記ブロードキャストチャネルは、所定の位置に既知の値を有するペイロードビットを置くPolar符号化に従って符号化される。
8.例示的実施形態7の方法であって、前記Polar符号化は、パリティチェック(PC)ビットをそれぞれの所定の位置に配置する。
9.例示的実施形態8の方法であって、前記Polar符号化は、データビットを前記PCビットに連結する。
10.無線デバイスであって、命令を記憶するように動作可能なメモリと、命令を実行するように動作可能な処理回路とを有し、それによって、前記無線デバイスは例示的実施形態7乃至9の方法のいずれかを実行するように動作可能である。
11.コンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、例示的実施形態7乃至9の方法のいずれかを実行するためのプログラムコードを含む。
略称 説明
SC 逐次除去
SCL 逐次除去リスト
QAM 直交振幅変調
LLR 対数尤度比
OFDM 直交周波数分割多重
DFTS OFDM 離散フーリエ変換拡散OFDM
NR New Radio
PBCH 物理ブロードキャストチャネル
SSB 同期信号ブロック
PDSCH 物理ダウンリンク共有チャネル
PUSCH 物理アップリンク共有チャネル
MIB マスタ情報ブロック
SIB システム情報ブロック
UCI アップリンク制御情報
DCI ダウンリンク制御情報
HARQ ハイブリッド自動再送要求
IR−HARQ 増分冗長HARQ
Claims (23)
- 送信のためのトランスポートブロックを用意するための方法であって、
送信のために符号化されるペイロードビットの組を生成することであって、前記ペイロードビットの組は、少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
ペイロードビットのインターリーブされた組を生成するために前記ペイロードビットの組をインターリーブすることであって、前記インターリーブされた組は、前記インターリーブされた組内の所定の位置に前記少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
ペイロードビットのCRCがインターリーブされた組を生成するために前記インターリーブされた組を巡回冗長検査(CRC)エンコーダに提供することであって、前記CRCがインターリーブされた組は、前記CRCがインターリーブされた組内の所定の位置に前記少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
前記CRCがインターリーブされた組を無線デバイスへの送信のために符号化することと、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記少なくとも1つの既知のビットは、既知または部分的に既知の値を有する、方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、前記少なくとも1つの既知のビットが予約ビットである、方法。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法であって、前記CRCがインターリーブされた組を送信のために符号化することは、送信のためにPolarエンコーダを使用して前記CRCがインターリーブされた組を符号化する、方法。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法であって、前記少なくとも1つの既知のビットは、前記少なくとも1つの既知のビットが送信のために高信頼性位置に配置されるようにインターリーブされる、方法。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法であって、前記ペイロードビットの組は、少なくとも13個の既知のビットを含み、前記既知のビットは、ペイロードビットの前記インターリーブされた組内の、
[1、4、5、8、10、11、14、15、16、20、24、26、28]
の位置に配置される、方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法であって、前記CRCがインターリーブされた組は、1または複数のパリティビットを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法であって、前記1または複数のパリティビットは、前記CRCがインターリーブされた組内の他のビットの値によって決定される値を含む、方法。
- コンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、例示的実施形態1乃至8の方法のいずれかを実行するためのプログラムコードを含む。
- セルラ通信ネットワークにおける通信のためのネットワークノードであって、
前記セルラ通信ネットワークを介して無線デバイスと通信するための無線トランシーバと通信するネットワークインタフェースと、
格納された実行可能な命令を有するメモリと、
前記メモリと通信する処理回路であって、前記処理回路が前記命令を実行するとき、前記処理が、
送信のために符号化されるペイロードビットの組を生成することであって、前記ペイロードビットの組は、少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
ペイロードビットのインターリーブされた組を生成するために前記ペイロードビットの組をインターリーブすることであって、前記インターリーブされた組は、前記インターリーブされた組内の所定の位置に前記少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
ペイロードビットのCRCがインターリーブされた組を生成するために前記インターリーブされた組を巡回冗長検査(CRC)エンコーダに提供することであって、前記CRCがインターリーブされた組は、前記CRCがインターリーブされた組内の所定の位置に前記少なくとも1つの既知のビットを含むことと、
前記CRCがインターリーブされた組を無線デバイスへの送信のために符号化することと、
を含む動作を実行する、ネットワークノード。 - 請求項10に記載のネットワークノードであって、前記少なくとも1つの既知のビットは、既知または部分的に既知の値を有する、ネットワークノード。
- 請求項10または11に記載のネットワークノードであって、前記少なくとも1つの既知のビットが予約ビットである、ネットワークノード。
- 請求項10乃至12のいずれか一項に記載のネットワークノードであって、前記CRCがインターリーブされた組を送信のために符号化することは、送信のためにPolarエンコーダを使用して前記CRCがインターリーブされた組を符号化する、ネットワークノード。
- 請求項10乃至13のいずれか一項に記載のネットワークノードであって、前記少なくとも1つの既知のビットは、前記少なくとも1つの既知のビットが送信のために高信頼性位置に配置されるようにインターリーブされる、ネットワークノード。
- 請求項10乃至14のいずれか一項に記載のネットワークノードであって、前記ペイロードビットの組は、少なくとも13個の既知のビットを含み、前記既知のビットは、ペイロードビットの前記インターリーブされた組内の、
[1、4、5、8、10、11、14、15、16、20、24、26、28]
の位置に配置される、ネットワークノード。 - 請求項10乃至15のいずれか一項に記載のネットワークノードであって、前記CRCがインターリーブされた組は、1または複数のパリティビットを含む、ネットワークノード。
- 請求項14記載のネットワークノードであって、前記1または複数のパリティビットは、前記CRCがインターリーブされた組内の他のビットの値によって決定される値を含む、ネットワークノード。
- 請求項10に記載のネットワークノードであって、前記処理回路は、
第1のインターリーバと、前記第1のインターリーバは既知ビットインターリーバであり、
前記第1のインターリーバおよび第2のインターリーバに結合された巡回冗長検査(CRC)エンコーダと、
前記第2のインターリーバに結合されたPolarエンコーダと、
を含むネットワークノード。 - 方法であって、
ネットワークノードから受信した物理ブロードキャストチャネル(PBCH)の送信を復号することであって、前記PBCHの送信は、所定の位置に既知の値を有するペイロードビットを置くPolar符号化に従って符号化されること、
を含む方法。 - 請求項19に記載の方法であって、前記Polar符号化は、パリティチェック(PC)ビットを前記所定の位置の1つに配置する、方法。
- 請求項20に記載の方法であって、前記Polar符号化はデータビットを前記PCビットと結合し、前記PCビットは前記データビットに基づいて決定される、方法。
- 無線デバイスであって、
命令を格納するメモリと、
前記命令を実行するように動作可能な処理回路であって、それによって、前記無線デバイスは請求項19乃至21のいずれか一項に記載の方法を実行するように動作可能である処理回路と、
を有する無線デバイス。 - コンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、請求項19乃至21のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを含む、コンピュータプログラム製品。
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