JP6468526B2 - Ｐｏｌａｒ符号レートマッチング方法および装置、ならびに無線通信デバイス - Google Patents

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Description

本発明の諸実施形態は、符号化／復号の分野に関し、より詳細には、Polar符号（Polar code）のレートマッチング方法および装置、ならびに無線通信デバイスに関する。
通信システムでは、データ伝送の信頼性を向上させ、通信品質を確保するために、チャネル符号化が一般に使用される。Polar符号は、シャノン容量を実現することができかつ符号化復号複雑度が低いことが証明されている高品質の符号である。Polar符号は線形ブロック符号である。Polar符号の生成行列はGN．であり、Polar符号の符号化プロセスは、
であり、ここで、
、符号長N＝2n、およびn≧0である。
であり、BNは、ビット反転（bit reversal）行列などの転置行列である。
は、Fのクロネッカー累乗（Kronecker power）であり、
と定義される。Polar符号は、剰余類符号を用いて
と表すことができ、Polar符号の符号化プロセスは、
である。Aは、情報（information）ビット添字集合である。GN．（A）は、GN内の、集合A内の添字に対応している行から得られる部分行列である。GN．（AC）は、GN内の、集合AC内の添字に対応している行から得られる部分行列である。
は、既知のビットである凍結（frozen）ビットであり、凍結ビット数は（N−K）である。簡略化のために、凍結ビットは0に設定することができる。
Polar符号は、SC（successive-cancellation、逐次相殺）復号を用いて復号することができ、SC復号の複雑度はO（Nlog2N）である。SC復号は、符号長Nが極端に大きい場合に、より良好な性能を達成し、シャノン容量に近づくことができる。しかし、Nが比較的小さいかまたは中程度の場合、Polar符号のSC復号性能は、Turbo符号やLDPC（Low-density Parity-check、低密度パリティ検査）符号の性能を超えない。したがって、復号性能をさらに向上させる必要がある。
SC復号では、復号はビットごとに逐次行われる。各ビットが復号されてから硬判定が行われ、次いで、そのビットは後続のビット復号に使用される。この場合、エラー送信が発生する可能性があり、復号性能が低下する可能性がある。List（リスト）復号では、複数の候補経路が保たれ、最尤に近づく復号性能を実現することができる。SC-List復号は、SC復号とList復号を組み合わせることによって得られる。既存のSC-List復号では、生存者経路の定量Lが使用され、復号複雑度がO（L×N×log2N）であり、この複雑度は比較的高い。
さらに、SC-List復号プロセスでは、ハミング距離（Hamming Distance）を大きくして性能を向上させるとともに、高い信号対雑音比（Signal to Noise Ratio、SNR）の範囲内での符号の性能を向上させるために、巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check、CRC）符号およびPolar符号をカスケード接続するという解決策を用いることができる。シミュレーション結果から、カスケード接続解決策の性能が、Turbo符号の性能およびLDPC符号の性能よりも優れていることが分かる。しかしながら、生存者経路の既存の定量の値が極端に小さい場合、復号におけるハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat Request、HARQ）性能の要件を満たすことができない。この値が極端に大きい場合、復号複雑度が増し、カスケード接続解決策の性能は、Turbo符号の性能およびLDPC符号の性能よりも劣る。したがって、現在のレートマッチング方法では、HARQ性能は、復号方法が使用される場合に比較的劣る。現在のレートマッチング方法は、様々な符号長のPolar符号には適用できず、普遍性、実用性、および通信信頼性が低い。
本発明の諸実施形態では、Polar符号のHARQ性能を向上させるために、Polar符号レートマッチング方法および装置、ならびに無線通信デバイスを提供する。
第1の態様によれば、Polar符号レートマッチング装置が提供される。Polar符号レートマッチング装置は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するように構成された第1の決定ユニットと、予め設定されたルールに従って、第1の決定ユニットによって決定された第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定するように構成されたソートユニットと、第1の決定ユニットによって決定された第1の系列およびソートユニットによって決定された第2の系列に従ってマッピング関数を決定するように構成された第2の決定ユニットと、第2の決定ユニットによって決定されたマッピング関数に従って、第1の決定ユニットによって決定された目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成されたインタリービングユニットと、を備える。
第1の態様に関して、第1の態様の第1の可能な実施態様では、第1の決定ユニットは、下式に従って第1の系列を決定するように特に構成される。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成される整数であり、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号の符号長である。
第1の態様の第1の可能な実施態様に関して、第1の態様の第2の可能な実施態様では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
第1の態様、または第1の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第1の態様の第3の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング装置は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うように構成された反転ユニットをさらに含む。
第1の態様、または第1の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第1の態様の第4の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング装置は、Polar符号の情報ビット集合に従って、インタリーブド出力ビットに対して置換処理を行うように構成された置換ユニットをさらに含む。
第1の態様、または第1の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第1の態様の第5の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング装置は、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに含む。
第1の態様、または第1の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第1の態様の第6の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング装置は、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに含む。
第2の態様によれば、無線通信デバイスが提供される。デバイスは、命令を格納するように構成されたメモリと、メモリに接続されており、メモリに格納された命令を実行するように構成されたプロセッサと、を含み、命令は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定する演算と、予め設定されたルールに従って第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定する演算と、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定する演算と、マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成する演算と、を実行するための命令である。第2の態様に関して、第2の態様の第1の可能な実施態様では、メモリは、下式に従って第1の系列を決定する演算命令を格納するように特に構成される。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号の符号長である。
第2の態様の第1の可能な実施態様に関して、第2の態様の第2の可能な実施態様では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
第2の態様、または第2の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第2の態様の第3の可能な実施態様では、メモリは、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される。
第2の態様、または第2の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第2の態様の第4の可能な実施態様では、メモリは、Polar符号の情報ビット集合に従って、インタリーブド出力ビットに対して置換処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される。
第2の態様、または第2の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第2の態様の第5の可能な実施態様では、メモリは、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される。
第2の態様、または第2の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第2の態様の第6の可能な実施態様では、メモリは、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される。
第3の態様によれば、Polar符号レートマッチング方法が提供される。Polar符号レートマッチング方法は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するステップと、予め設定されたルールに従って第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定するステップと、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定するステップと、マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するステップと、を含む。
第3の態様に関して、第3の態様の第1の可能な実施態様では、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するステップは、下式に従って第1の系列を決定するステップを含む。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後r桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成された整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号の符号長である。
第3の態様の第1の可能な実施態様に関して、第3の態様の第2の可能な実施態様では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
第3の態様、または第3の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第3の態様の第3の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング方法は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うステップをさらに含む。
第3の態様、または第3の態様の第1から第2の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第3の態様の第4の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング方法は、Polar符号の情報ビット集合に従って、インタリーブドPolar符号に対して置換処理を行うステップをさらに含む。
第3の態様、または第3の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第3の態様の第5の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング方法は、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定するステップをさらに含む。
第3の態様、または第3の態様の第1から第4の可能な実施態様のいずれか1つに関して、第3の態様の第6の可能な実施態様では、Polar符号レートマッチング方法は、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力から、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するステップをさらに含む。
第4の態様によれば、アクセス端末および基地局を含む無線通信システムが提供される。アクセス端末および／または基地局は、本発明の実施形態に記述されるPolar符号レートマッチング装置を含む。
上記の技術的解決策に基づいて、本発明の実施形態におけるPolar符号レートマッチング方法および装置ならびに無線通信デバイスによれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対してソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号に対するレートマッチングがマッピング関数に基づいて実行される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、Polar符号レートマッチング方法および装置ならびに無線通信デバイスは、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
本発明の実施形態の技術的解決策をより明確に説明するために、以下では、本発明の実施形態を説明するために必要な添付の図面について簡単に説明する。当然ながら、以下の説明における添付の図面は本発明のいくつかの実施形態を示しているにすぎず、当業者であれば、創造的な努力なしにこれらの添付図面からさらに他の図面を得ることができる。
本発明の実施形態による無線通信システムの概略図である。 無線通信環境で本発明の実施態様でPolar符号レートマッチング方法を実行するシステムの概略図である。 本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング装置の概略ブロック図である。 本発明の一実施形態による無線通信デバイスの概略ブロック図である。 本発明の一実施形態によるPolar符号処理方法を実行するアクセス端末の概略図である。 本発明の一実施形態によるPolar符号処理方法を実行するシステムの概略図である。 本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング方法を使用するシステムの概略図である。 本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング方法の概略フローチャートである。 本発明の方法に基づいて処理されるPolar符号のレートマッチング性能のシミュレーション結果の概略図である。
複数の実施形態について添付の図面を参照しながら説明するが、本明細書内の同じコンポーネントは同じ参照番号で示されている。以下の説明では、説明を簡単にするために、多くの具体的な詳細が1つまたは複数の実施形態の包括的な理解を容易にするために提供される。しかしながら、明らかに、実施形態はいずれも、これらの具体的な詳細を用いて実施されなくてよい。他の例では、1つまたは複数の実施形態を好都合に説明するために、周知の構造およびデバイスがブロック図の形で示される。
本明細書で使用される「コンポーネント」、「モジュール」、「システム」などの用語は、エンティティ、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、またはコンピュータに関連して実行されるソフトウェアを示すために使用される。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で走るプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、および／またはコンピュータであってもよいが、これらに限定されるものではない。各図に示すように、コンピューティングデバイスとコンピューティングデバイス上で走るアプリケーションの両方がコンポーネントであってもよい。1つまたは複数のコンポーネントが、プロセスおよび／または実行スレッド内にあってもよく、コンポーネントが、1つのコンピュータ上に配置されてもよく、かつ／または2つ以上のコンピュータの間に分散されてもよい。さらに、これらのコンポーネントは、様々なデータ構造を格納する様々なコンピュータ可読媒体から実行されてもよい。例えば、これらのコンポーネントは、ローカルプロセスおよび／またはリモートプロセスを使用することにより、例えば、1つまたは複数のデータパケット（例えば、あるコンポーネントが、ローカルシステム内の別のコンポーネント、分散システム、および／または、信号を使用して他のシステムと対話するインターネットなどのネットワーク全体と対話することからのデータ）を有する信号に従って通信することができる。
さらに、実施形態ではアクセス端末が説明される。アクセス端末は、システム、加入者ユニット、加入者局、移動局、モバイル、遠隔局、遠隔端末、モバイルデバイス、ユーザ端末、端末、無線通信デバイス、ユーザエージェント、ユーザ装置、またはUE（User Equipment、ユーザ機器）と呼ばれることがある。アクセス端末は、携帯電話、コードレス電話、SIP（Session Initiation Protocol、セッション開始プロトコル）電話、WLL（Wireless Local Loop、無線ローカルループ）局、PDA（Personal Digital Assistant、パーソナルデジタルアシスタント）、無線通信機能を有するハンドヘルドデバイス、コンピューティングデバイス、または無線モデムに接続される別の処理デバイスとすることができる。さらに、実施形態は基地局に関して説明される。基地局は、モバイルデバイスと通信するために使用されてもよく、基地局は、GSM（登録商標）（Global System for Mobile communication、移動通信用のグローバルシステム）またはCDMA（Code Division Multiple Access、符号分割多元接続）におけるBTS（Base Transceiver Station、基地トランシーバ局）とすることができ、あるいはWCDMA（登録商標）（Wideband Code Division Multiple Access、広帯域符号分割多元接続）におけるNB（NodeB、ノードB）とすることができ、あるいはLTE（Long Term Evolution、ロングタームエボルーション）におけるeNBもしくはeNodeB（evolved Node B、進化型ノードB）、中継局もしくはアクセスポイント、将来の5Gネットワークにおける基地局デバイス、または同様のものとすることができる。
さらに、本発明の態様または特徴は、標準プログラミングおよび／またはエンジニアリング技術を使用する方法、装置または製品として実施することができる。本出願で使用される「製品」という用語は、コンピュータ可読コンポーネント、キャリアまたは媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含する。例えば、コンピュータ可読媒体は、磁気記憶コンポーネント（例えば、ハードディスク、フロッピーディスクまたは磁気テープ）、光ディスク（例えば、CD（Compact Disk、コンパクトディスク）、またはDVD（Digital Versatile Disk、デジタル多用途ディスク））、スマートカード、およびフラッシュメモリコンポーネント（例えば、EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ）、カード、スティック、またはキードライブ）を含むことができるが、これらに限定されるものではない。さらに、本明細書に記述される様々な記憶媒体は、情報を格納するために使用される1つまたは複数のデバイスおよび／または他の機械可読媒体を意味することができる。「機械可読媒体」という用語は、無線チャネルと、命令および／またはデータを格納し、包含し、かつ／または搬送することができる他の様々な媒体と、を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
図1を参照すると、図1は、本明細書に記述される実施形態による無線通信システム100を示す。無線通信システム100は基地局102を含み、基地局102は複数のアンテナ群を含むことができる。各アンテナ群は、1つまたは複数のアンテナを含むことができる。例えば、あるアンテナ群はアンテナ104および106を含むことができ、別のアンテナ群はアンテナ108および110を含むことができ、さらなる群はアンテナ112および114を含むことができる。図1では、各アンテナ群に対して2つのアンテナが示されているが、2つより多いまたは少ないアンテナが各グループに対して使用されてもよい。基地局102は、送信機チェーンおよび受信機チェーンをさらに含むことができる。当業者であれば、送信機チェーンおよび受信機チェーンはそれぞれ、信号の送信および受信に関連する複数のコンポーネント（プロセッサ、変調器、マルチプレクサ、復調器、デマルチプレクサ、アンテナなど）を含むことができることを理解することができる。
基地局102は、1つまたは複数のアクセス端末（例えば、アクセス端末116およびアクセス端末122）と通信することができる。しかし、基地局102は、アクセス端末116またはアクセス端末122と同様の任意の数のアクセス端末と通信することができることを理解されたい。アクセス端末116およびアクセス端末122は、例えば、携帯電話、スマートフォン、携帯用コンピュータ、ハンドヘルド通信デバイス、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、衛星ラジオ装置、全地球測位システム、PDA、および／または無線通信システム100において通信を行うために使用される他の適切なデバイスとすることができる。図1に示すように、アクセス端末116はアンテナ112および114と通信し、アンテナ112および114は、順方向リンク118を使用してアクセス端末116に情報を送信し、逆方向リンク120を使用してアクセス端末116から情報を受信する。さらに、アクセス端末122はアンテナ104および106と通信し、アンテナ104および106は、順方向リンク124を使用してアクセス端末122に情報を送信し、逆方向リンク126を使用してアクセス端末122から情報を受信する。例えば、FDD（Frequency Division Duplex、周波数分割複信）方式では、順方向リンク118は、逆方向リンク120によって使用される周波数帯域とは異なる周波数帯域を使用することができ、順方向リンク124は、逆方向リンク126によって使用される周波数帯域とは異なる周波数帯域を使用することができる。さらに、TDD（Time Division Duplex、時間分割複信）方式では、順方向リンク118および逆方向リンク120は同じ周波数帯域を使用することができ、順方向リンク124および逆方向リンク126は同じ周波数帯域を使用することができる。
通信用に設計された各アンテナ群および／または領域は、基地局102のセクタと呼ばれる。例えば、アンテナ群は、基地局102のカバレッジエリアのセクタ内のアクセス端末と通信するように設計されてもよい。基地局102が順方向リンク118および124を使用してそれぞれアクセス端末116および122と通信するプロセスでは、基地局102の送信アンテナは、順方向リンク118および124の信号対雑音比を改善するためにビーム形成を使用することができる。さらに、基地局が単一のアンテナを使用して基地局のすべてのアクセス端末に信号を送る方式と比較すると、基地局102がビーム形成を用いて、関連するカバレッジエリア内にランダムに分布しているアクセス端末116および122に信号を送るときに、隣接するセル内のモバイルデバイスに引き起こされる干渉は少ない。
所与の時間内で、基地局102、アクセス端末116、またはアクセス端末122は、無線通信送信装置および／または無線通信受信装置とすることができる。データを送信するとき、無線通信送信装置は送信用データを符号化することができる。具体的には、無線通信送信装置は、チャネルを通じて無線通信受信装置に送信されるべき特定数のデータビットを得る（例えば、生成する、別の通信装置から受信する、またはメモリに格納する）ことができる。データビットは、データ伝送ブロック（または複数の伝送ブロック）に含められてもよく、伝送ブロックは、複数の符号ブロックを生成するようにセグメント化されてもよい。さらに、無線通信送信装置は、Polar符号エンコーダ（図示せず）を使用して各符号ブロックを符号化することができる。
図2は、無線通信環境における本発明のPolar符号レートマッチング方法に適用可能なシステム200の概略ブロック図である。システム200は無線通信デバイス202を含み、無線通信デバイス202はチャネルを通じてデータを送信する。無線通信デバイス202はデータを送信することが見て取れるが、無線通信デバイス202はさらに、チャネルを通じてデータを受信することもできる（例えば、無線通信デバイス202はデータを同時に送受信することができ、無線通信デバイス202は異なる時点でデータを送受信することができ、またはそれらを組み合わせることもできる）。無線通信デバイス202は、例えば、基地局（例えば、図1の基地局102）、またはアクセス端末（例えば、図1のアクセス端末116またはアクセス端末122）とすることができる。
無線通信デバイス202は、Polar符号エンコーダ204、Polar符号レートマッチング装置205、および送信機206を含むことができる。随意に、無線通信デバイス202がチャネルを通じてデータを受信する場合、無線通信デバイス202は受信機をさらに含むことができる。受信機は独立して存在してもよく、またはトランシーバを形成するように送信機206と一体化されてもよい。
Polar符号エンコーダ204は、無線通信デバイス202から転送されるべきデータを符号化して、目標Polar符号を得るように構成される。
Polar符号レートマッチング装置205は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、Polar符号エンコーダ204によって出力された目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定し、第1の系列に対して予め設定されたルールに従ってソート処理を行って第2の系列を決定し、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定し、そしてマッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成される。
さらに、送信機206はその後、出力ビットをチャネル上で転送し、出力ビットは、Polar符号レートマッチング装置205によって実行され、出力ビットに対してレートマッチングを実行することができる。例えば、送信機206は、関連データを別の無線通信装置（図示せず）に送信することができる。
以下では、図3を参照して、本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング装置を詳細に説明する。
図3は、本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング装置300の概略ブロック図である。図3のPolar符号レートマッチング装置300は、
メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するように構成された第1の決定ユニット302と、
予め設定されたルールに従って、第1の決定ユニット302によって決定された第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定するソートユニット304と、
第1の決定ユニット302によって決定された第1の系列およびソートユニット304によって決定された第2の系列に従ってマッピング関数を決定するように構成された第2の決定ユニット306と、
第2の決定ユニット306によって決定されたマッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力を生成するように構成されたインタリービングユニット308と
を含む。
具体的には、送信端が、Polar符号エンコーダなどを使用して、受信端に送信される必要のある情報に対してPolar符号符号化処理を行い、それによってPolar符号（すなわち、目標Polar符号）を生成することができる。Polar符号は線形ブロック符号であり、シャノン容量を実現することができかつ符号化復号複雑度が低い符号化方式であることが理論的に証明されている。Polar符号の符号化出力は、
と表すことができる。
上式で、
は長さNのバイナリ行ベクトルであり、GN．はN×N行列、
であり、符号長N＝2、n≧0、
であり、BNは転置行列であり、
はクロネッカー累乗（kronecker power）であり、
と定義される。
Polar符号符号化プロセスでは、
のいくつかのビットが情報（すなわち、受信端に送信される必要のあるデータ情報）を搬送するために使用される。これらのビットは情報ビットと呼ばれ、これらのビットの添字集合はAで表される。残りのビットは固定値を有し、frozenビットと呼ばれる。例えば、frozenビットは、通常は0に設定される。
したがって、Polar符号エンコーダの符号化処理後に出力されるPolar符号ビット系列は、
のように単純化することができ、ここで、uAは
の情報ビット集合であり、uAは長さKの行ベクトルであり、Kは情報ビット数である。GN．（A）は、GN．内の、集合A内の添字に対応している行から得られる部分行列であり、GN．（A）はK×N行列である。集合Aの選択によりPolar符号の性能が決まる。
上記に列挙したPolar符号取得プロセスは一例にすぎず、本発明はこれに限定されるものではないことが理解されるべきである。情報に対して符号化処理を行ってPolar符号特徴を有するビット系列を得る別の方法は、本発明の保護範囲内にある。
次いで、第1の決定ユニット302は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、決定済みPolar符号の符号長に応じて第1の系列を決定することができる。
随意に、第1の決定ユニット302は、下式に従って第1の系列を決定するように特に構成される。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0は、ビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号の符号長である。
具体的には、上記式は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいた式である。第1の決定ユニット302は、最初にn個の非ゼロ初期整数X0，X1，…，Xn−1を与え、非ゼロ初期整数はw桁を有する。kの値は、これらの非ゼロ初期整数に基づいて、Xn，Xn＋1，…，Xn＋N−1が得られるように別々に0，1，…，N−1である。
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される新しい整数Dを表す。DAの結果は、下式（9）〜（11）で表すことができる。
第1の決定ユニット302は、式（4）に従ってXn＋kを得ることができ、次いで、得られたXn＋kに対して一連のシフトおよびモジュラ加算演算（式（5）〜（8））を行い、それによってさらに、得られた系列を均一化しランダム化することができる。Z1，Z2，…，ZNは、式（4）〜（8）に従って反復計算をN回行うことによって得ることができ、Z1，Z2，…，ZNは、符号長Nの第1の系列を形成する。
随意に、本発明のこの実施形態では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
具体的には、実験を通じて、32桁の最初の桁は、マスクテンプレートUPPER＿MASK（UPPER＿MASK＝0x80000000）を使用して得ることができ、32桁の最後の31桁は、マスクテンプレートLOWER＿MASK（LOWER＿MASK＝0x7fffffff）を使用して得ることができることができることが分かる。B＝0x9d2c5680およびC＝0xefc60000である場合、第1の系列はより良い確率統計特性を有することができ、第1の系列のランダム性を改善することができる。
次いで、ソートユニット304は、決定済み第1の系列に対して昇順にソート処理を行うことができる（予め設定されたルールの一例）。本発明のこの実施形態では、例えば、ソート処理にsort関数を使用することができ、sort関数はsort（G）として表すことができ、すなわち、G中の要素が昇順にソートされる。
したがって、本発明のこの実施形態では、生成済み第1の系列に対して、下記プログラムを使用してmatlabに基づいてソート処理を行うことができる。
［ign，q］＝sort（G）、ただし、Gは長さNの第1の系列であり、qはインタリーバのマッピング関数である。
したがって、ソート処理から得られた第1の系列は、第2の系列として使用されてもよい。
本発明のこの実施形態における予め設定されたルールは、さらに、要素を降順にソートすること、いくつかの要素を昇順にソートすること、他の要素を降順にソートすること、などとすることができることを理解されたい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
したがって、第2の決定ユニット306は、第1の決定ユニット302によって得られた第1の系列とソートユニット304によって得られた第2の系列とに従ってマッピング関数を決定する。具体的には、ソートユニット304は第1の系列の要素をソートするため、マッピング関数は、第1の系列および第2の系列の各要素の位置に従って決定することができる。すなわち、マッピング関数は、第1の系列および第2の系列における各要素の位置の間のマッピング関係を示す関数である。
限定ではなく一例として、系列Eが［0，7，1］である場合、系列Eに対して昇順にソート処理を行った後で得られる系列Fは、［0，1，7］である。したがって、系列Eから系列Fへのマッピングルール（またはマッピング関数）qは、［0，2，1］と表すことができる。すなわち、系列Fの第1の要素（系列番号は0である）は、系列Eの第1の要素（系列番号は0である）であり、系列Fの第2の要素（系列番号は1である）は、系列Eの第3の要素（系列番号は2である）であり、系列Fの第3の要素（系列番号は2である）は、系列Eの第2の要素（系列番号は1である）である。
同様に、第2の決定ユニット306は、得られた第2の系列および第1の系列に従ってマッピング関数を得ることができる。
したがって、インタリービングユニット308は、得られたマッピング関数に基づいて、第1の決定ユニット302によって決定された目標Polar符号をインタリーブすることができる。
限定ではなく一例として、マッピング関数qが［0，2，1］である場合、インタリーブドビットの系列の第1のビット（系列番号は0である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第1のビット（系列番号は0である）のビット値であり、インタリーブドビットの系列の第2のビット（系列番号は1である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第3のビット（系列番号は2である）のビット値であり、インタリーブドビットの系列の第3のビット（系列番号は2である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第2のビット（系列番号は1である）のビット値である。
随意に、Polar符号レートマッチング装置300は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うように構成された反転ユニットをさらに含む。
具体的には、インタリービングユニット308がインタリーブド出力ビットの系列を取得した後、反転ユニットは、ビット系列に対して反転処理を行うことができる。例えば、インタリーブドビットが｛a0，a1，…，aN−1｝と表される場合、反転ビットは｛aN−1，aN−2，…，a1，a0｝と表すことができる。
随意に、Polar符号レートマッチング装置300は、インタリーブド出力ビットに対してPolar符号の情報ビット集合に従って置換処理を行うように構成された置換ユニットをさらに含む。
具体的には、置換ユニットは、インタリービングユニット308がインタリーブド出力ビットの系列を取得した後、インタリーブドビットの系列に対して置換処理を行うことができる。本発明のこの実施形態における置換処理は、ビット系列のいくつかの要素の位置を他の要素の位置と交換することでもよく、またはある要素を別の要素に置き換えることでもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。置換ユニットが置換処理を行った後、（N−K）個のパンクチャドビットを有するパンクチャドPolar符号のゼロ容量ビットチャネルの集合は、frozenビットの集合に等しくてもよい。このようにして、パンクチャドPolar符号の性能をさらに向上させることができる。
本発明のこの実施形態では、置換ユニットが置換処理に使用されてもよく、反転ユニットが反転処理にさらに使用されてもよく、置換処理を行い反転処理を行う順序は限定されないことが理解されるべきである。あるいは、置換ユニットだけが置換処理に使用される、または反転処理ユニットだけが反転処理に使用される。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
随意に、Polar符号レートマッチング装置300は、
冗長バージョン（RV）パラメータに従って、HARQ再伝送で伝送される送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに含む。具体的には、インタリービング処理（またはインタリービングおよび反転処理、またはインタリービングおよび置換処理、またはインタリービング、反転、および置換処理）の後、第3の決定ユニットは、出力ビットをCircular Buffer（循環バッファ）に送信し、現在のHARQ伝送に対応するRV（Redundancy Version、冗長バージョン）パラメータに従って、Circular Bufferにおける今伝送されたビットの開始位置を決定することができる。さらに、今伝送されたビットの長さは、伝送資源または予め設定されたルールに従って決定することができる。したがって、現在のHARQ伝送で伝送される必要のある送信ビット、すなわちレートマッチング処理の出力ビットを決定することができる。すなわち、第3の決定ユニットは、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、インタリーブド出力ビットにおける送信ビットの開始位置およびビット長を決定し、それによって送信ビットを決定する。
随意に、Polar符号レートマッチング装置300は、
逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに含む。
具体的には、第3の決定ユニットは、伝送資源または予め設定されたルールに従って、カウンタやCircular Bufferなどを用いて、HARQ再伝送ごとに伝送されるビットの、インタリービング処理（またはインタリービングおよび反転処理、またはインタリービングおよび置換処理、またはインタリービング、反転、および置換処理）から得られた出力ビットにおける開始位置を決定することができる。したがって、第3の決定ユニットが、再伝送ごとにビットを逐次的キャプチャリングまたは繰り返しの態様で決定することができる。
本発明のこの実施形態におけるPolar符号レートマッチング装置300は、本発明の以下の実施形態におけるPolar符号レートマッチング方法800の実行体に対応することができる。Polar符号レートマッチング装置300の各ユニットおよび前述の他の演算および／または機能は、図8の方法800の対応する手順を実行するために独立している。簡潔にするために、詳細は本明細書で説明しない。
したがって、本発明のこの実施形態におけるPolar符号レートマッチング装置によれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対してソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号のレートマッチングがマッピング関数に基づいて実施される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、Polar符号レートマッチング装置は、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
図4は、無線通信システムにおいてPolar符号処理方法を実行する無線通信デバイス400の概略図である。無線通信デバイス400は、メモリ402およびプロセッサ404を含む。メモリ402は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定する演算と、第1の系列に対して予め設定されたルールに従ってソート処理を行って第2の系列を決定する演算と、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定する演算と、マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成する演算と、を実行するための命令を格納するように構成される。プロセッサ404はメモリに結合され、メモリに格納された命令を実行するように構成される。
随意に、一実施形態では、メモリ402は、下式に従って第1の系列を決定する下記の演算命令を格納するように特に構成することができる。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号のコード長である。
随意に、一実施形態では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
随意に、一実施形態では、プロセッサ402は、
インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される。
随意に、一実施形態では、プロセッサ402は、
インタリーブド出力ビットに対してPolar符号の情報ビット集合に従って置換処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される。
随意に、一実施形態では、プロセッサ402は、
冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される。
随意に、一実施形態では、プロセッサ402は、
逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される。
本発明のこの実施形態における無線通信デバイス400は、本発明の以下の実施形態におけるPolar符号レートマッチング方法800の実行体に対応することができる。無線通信デバイス400の各ユニットおよび前述の他の演算および／または機能は、図8の方法800の対応する手順を実行するために独立している。簡潔にするために、詳細は本明細書で説明しない。
したがって、本発明のこの実施形態における無線通信デバイスによれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対してソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号に対するレートマッチングがマッピング関数に基づいて実行される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、無線通信デバイスは、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
図5は、無線通信システムにおけるPolar符号処理方法を実行するのに役立つアクセス端末500の概略図である。アクセス端末500は受信機502を含む。受信機502は、受信アンテナ（図示せず）などから信号を受信し、受信信号に典型的な動作（フィルタリング、増幅、またはダウンコンバートなど）を実行し、調整済み信号をデジタル化してサンプルを得る。受信機502は、例えば、MMSE（最小平均2乗誤差、Minimum Mean-Square Error）受信機であってもよい。アクセス端末500は復調器504をさらに含むことができる。復調器504は、受信信号を復調し、この信号をチャネル推定のためにプロセッサ506に与えるように構成することができる。復調器504は、受信機502に組み込まれてもよく、またはアクセス端末500内の独立したコンポーネントであってもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。プロセッサ506は、受信機502によって受信された情報を分析しかつ／または送信機516によって送信されるべき情報を生成するために専用に使用されるプロセッサ、アクセス端末500の1つまたは複数のコンポーネントを制御するために使用されるプロセッサ、および／または、受信機502によって受信された信号を分析し、送信機516によって送信されるべき情報を生成し、アクセス端末500の1つまたは複数のコンポーネントを制御するために使用されるコントローラを含む。
アクセス端末500はメモリ508をさらに含むことができる。メモリ508は、動作可能な態様でプロセッサ506に結合され、以下のデータ、すなわち、送信されるべきデータ、受信されたデータ、および本明細書に記述される様々な動作および機能の実行に関連する他の適切な情報を格納する。メモリ508は、Polar符号処理に関連するプロトコルおよび／またはアルゴリズムをさらに格納することができる。
本明細書に記述されるデータ記憶装置（メモリ508など）は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリであってもよく、または揮発性メモリと不揮発性メモリの両方を含んでいてもよいことが理解されよう。限定ではなく一例として、不揮発性メモリは、ROM（Read-Only Memory、読出し専用メモリ）、PROM（Programmable ROM、プログラマブル読出し専用メモリ）、EPROM（Erasable PROM、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ）、EEPROM（Electrically EPROM、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ）、またはフラッシュメモリであってもよい。揮発性メモリは、高速外部キャッシュとして使用されるRAM（Random Access Memory、ランダムアクセスメモリ）を含むことができる。限定ではなく一例として用いられる説明によれば、多くの形態のRAM、例えば、SRAM（Static RAM、スタティックランダムアクセスメモリ）、DRAM（Dynamic RAM、ダイナミックランダムアクセスメモリ）、SDRAM（Synchronous DRAM、シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM、ダブル・データ・レート・シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、ESDRAM（Enhanced SDRAM、拡張シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、SLDRAM（Synchlink DRAM、synchlink、シンクリンク・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、およびDR RAM（Direct Rambus RAM、ダイレクト・ラムバス・ランダム・アクセス・メモリ）が利用可能である。本明細書に記述されるシステムおよび方法におけるメモリ508の目的は、前述のメモリおよび他の適切なタイプのメモリを含むが、これらに限定されるものではない。
実際の適用では、受信機502は、図2のPolar符号レートマッチング装置205と基本的に同様でよいレートマッチングデバイス510にさらに結合されてもよい。さらに、アクセス端末500はPolar符号エンコーダ512（Polar符号エンコーダ512）を含み、Polar符号エンコーダ512は、基本的に図2のPolar符号エンコーダ204と基本的に同様である。レートマッチングデバイス510は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、Polar符号エンコーダ512がPolar符号符号化処理を行った後で得られる目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定し、第1の系列に対して予め設定されたルールに従ってソート処理を行って第2の系列を決定し、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定し、そしてマッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成することができる。
随意に、一実施形態では、レートマッチングデバイス510は、下式に従って第1の系列を決定するようにさらに構成される。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号のコード長である。
随意に、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
随意に、別の実施形態では、レートマッチングデバイス510は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、レートマッチングデバイス510は、インタリーブド出力ビットに対してPolar符号の情報ビット集合に従って置換処理を行うようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、レートマッチングデバイス510は、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定するようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、レートマッチングデバイス510は、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するようにさらに構成される。
さらに、アクセス端末500は、変調器514および送信機516をさらに含むことができる。送信機516は、基地局、別のアクセス端末、または同様のものに信号を送るように構成される。Polar符号エンコーダ512、レートマッチングデバイス510、および／または変調器514は、プロセッサ506から分離されていることが見て取れるが、Polar符号エンコーダ512、レートマッチングデバイス510、および／または変調器514は、プロセッサ506の一部または複数のプロセッサ（図示せず）であってもよい。実際の適用では、受信機502および送信機516は、トランシーバを形成するように統合されてもよい。
したがって、本発明のこの実施形態におけるアクセス端末によれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対してソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号に対するレートマッチングがマッピング関数に基づいて実行される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、アクセス端末は、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
本発明の一実施形態は、アクセス端末および基地局を含む無線通信システムをさらに提供する。アクセス端末および／または基地局は、前述の実施形態におけるPolar符号レートマッチング装置を含む。以下では、無線通信システムについて、具体例を用いて詳細に説明する。
図6は、無線通信環境においてPolar符号処理方法を実行するシステム600の概略図である。システム600は、基地局602（アクセスポイント、NB、eNBなど）およびアクセス端末604を含む。基地局602は、複数の受信アンテナ606を使用して1つまたは複数のアクセス端末604から信号を受信する受信機610と、送信アンテナ608を使用して1つまたは複数のアクセス端末604に信号を送信する送信機624と、を含む。一般に、「受信アンテナ」および「送信アンテナ」は、トランシーバアンテナを形成するように統合することができる。受信機610は、受信アンテナ606から情報を受信することができ、受信した情報を復調する復調器612に動作可能に関連付けることができる。復調されたシンボルは、プロセッサ614を使用して解析される。プロセッサ614はメモリ616に接続され、メモリ616は、アクセス端末604（または別の基地局（図示せず））に送信されるべきデータ、アクセス端末604（または別の基地局（図示せず））から受信されたデータ、および／または本明細書に記述される様々な動作および機能の実行に関連する他の適切な情報を格納するように構成される。プロセッサ614は、Polar符号エンコーダ618およびPolar符号レートマッチング装置620にさらに結合されてもよく、Polar符号レートマッチング装置620は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、Polar符号エンコーダ618がPolar符号符号化処理を行った後で得られる目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定し、予め設定されたルールに従って第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定し、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定し、マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成することができる。
随意に、一実施形態では、Polar符号レートマッチング装置620は、下式に従って第1の系列を決定するようにさらに構成される。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号のコード長である。
随意に、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
随意に、別の実施形態では、Polar符号レートマッチング装置620は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、Polar符号レートマッチング装置620は、インタリーブド出力ビットに対してPolar符号の情報ビット集合に従って置換処理を行うようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、Polar符号レートマッチング装置620は、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定するようにさらに構成される。
随意に、別の実施形態では、Polar符号レートマッチング装置620は、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するようにさらに構成される。
さらに、システム600では、変調器622がフレームを変調することができる。送信機624は、変調器622によって変調されたフレームをアンテナ606を使用してアクセス端末604に送信する。Polar符号エンコーダ618、Polar符号レートマッチング装置620、および／または変調器622は、プロセッサ614から分離されていることが見て取れるが、Polar符号エンコーダ618、Polar符号レートマッチング装置620、および／または変調器622は、プロセッサ614の一部または複数のプロセッサ（図示せず）であってもよい。
本明細書に記述される実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはそれらを組み合わせたものによって実施され得ることを理解されたい。ハードウェア実装の場合、処理ユニットは、1つまたは複数のASIC（Application-Specific Integrated Circuits、特定用途向け集積回路）、DSP（Digital Signal Processor、デジタル信号プロセッサ）、DSPD（DSP Device、デジタル信号処理デバイス）、PLD（Programmable Logic Device、プログラマブル論理デバイス）、FPGA（Field-Programmable Gate Array、フィールドプログラマブルゲートアレイ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、チップ、または本明細書に記述されている機能を実行するために使用される他の電子ユニットもしくはそれらを組み合わせたものに実装されてもよい。
実施形態が、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、プログラムコード、またはコードセグメントで実施される場合、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、プログラムコード、またはコードセグメントは、例えば、記憶コンポーネントの機械可読媒体に格納されてもよい。コードセグメントとは、プロセス、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアグループ、クラス、あるいは命令、データ構造またはプログラム文の任意の組合せを意味することができる。コードセグメントは、情報、データ、独立変数、パラメータ、またはメモリコンテンツを送信および／または受信することによって、別のコードセグメントまたはハードウェア回路に結合されてもよい。情報、独立変数、パラメータ、データなどは、メモリ共有、情報伝送、トークン伝送、ネットワーク伝送などの任意の適切な方法で伝送、転送、または送信されてもよい。
ソフトウェア実装の場合、本明細書に記述される技術は、本明細書に記述される機能を実行するモジュール（プロセスや機能など）によって実施することができる。ソフトウェアプログラムがメモリに格納され、プロセッサによって実行されてもよい。メモリユニットが、プロセッサ内に、またはプロセッサの外部に実装されてもよい。メモリユニットがプロセッサの外部に実装される場合、メモリユニットは、当技術分野で知られる様々な方法を用いて、通信方式でプロセッサに結合されてもよい。
したがって、本発明の実施形態におけるPolar符号処理方法を実行するシステムによれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対するソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号に対するレートマッチングがマッピング関数に基づいて実行される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、システムは、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
図7を参照すると、図7は、無線通信環境においてPolar符号レートマッチング方法を使用することができるシステム700を示す。例えば、システム700の少なくとも一部が基地局にキャンプオンすることができる。別の例では、システム700の少なくとも一部がアクセス端末にキャンプオンすることができる。システム700は機能ブロックとして表現され得ることが理解されるべきである。システム700は、プロセッサ、ソフトウェア、またはこれらを組み合わせたもの（例えば、ファームウェア）によって実行される機能の機能ブロックとすることができる。システム700は、結合演算を実行する電子コンポーネントを含む論理グループ702を含む。例えば、論理グループ702は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するように構成された電子コンポーネント704と、第1の系列に対して予め設定されたルールに従ってソート処理を行って第2の系列を決定する電子コンポーネント706と、第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定するように構成された電子コンポーネント708と、マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成された電子コンポーネント710と、を含む。
前述の解決策によれば、本発明のこの実施形態におけるシステムでは、第1の系列がPolar符号の符号長に応じて決定され、目標Polar符号は第1の系列を使用してインタリーブされる。したがって、インタリービングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、フレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信の信頼性を向上させることができる。さらに、システムは、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
さらに、システム700はメモリ712を含むことができる。メモリ712は、電子コンポーネント704、706、708および710に関連する機能を実行するために使用される命令を格納する。電子コンポーネント704、706、708および710はメモリ712の外部にあることが見て取れるが、電子コンポーネント704、706、708および710のうちの1つまたは複数がメモリ712の内部にあってもよいことが理解されよう。
上記では、本発明の実施形態によるPolar符号レートマッチング装置について、図1〜図7を参照しながら詳細に説明した。以下では、レートマッチング装置の具体的な処理プロセスについて詳細に説明する。
図8は、本発明の一実施形態によるPolar符号レートマッチング方法800の概略フローチャートである。図8に示すPolar符号レートマッチング方法800は、無線通信デバイス内のレートマッチング装置（例えば、インタリーバ）によって実行することができる。Polar符号レートマッチング方法800は以下のステップを含む。
S810．メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定する。
S820．第1の系列に対して予め設定されたルールに従ってソート処理を行って、第2の系列を決定する。
S830．第1の系列および第2の系列に従ってマッピング関数を決定する。
S840．マッピング関数に従って目標Polar符号をインタリーブして、インタリーブド出力ビットを生成する。
具体的には、S810では、送信端が、Polar符号エンコーダなどを使用して、受信端に送られる必要のある情報に対してPolar符号符号化処理を行い、それによってPolar符号（すなわち、目標Polar符号）を生成することができる。Polar符号は線形ブロック符号であり、シャノン容量を実現することができかつ符号化復号複雑度が低い符号化方式であることが理論的に証明されている。Polar符号の符号化出力は、
と表すことができる。
は、長さNのバイナリ行ベクトルであり、GN．は、N×N行列、
、符号長N＝2、およびn≧0であり、
であり、BNは転置行列であり、
はクロネッカー累乗（Kronecker power）であり、
と定義される。
Polar符号符号化プロセスでは、
のいくつかのビットが情報（すなわち、受信端に送られる必要のあるデータ情報）を伝えるために使用される。これらのビットは情報ビットと呼ばれ、これらのビットの添字集合はAで表される。残りのビットは固定値を有し、frozenビットと呼ばれる。例えば、frozenビットは、通常は0に設定される。
したがって、Polar符号エンコーダの符号化処理後に出力されるPolar符号ビット系列は、
として単純化することができ、ここで、uAは
の情報ビット集合であり、uAは長さKの行ベクトルであり、Kは情報ビット数である。GN．（A）は、GN．内の、集合A内の添字に対応している行から得られる部分行列であり、GN．（A）はK×N行列である。集合Aの選択によりPolar符号の性能が決まる。
上記に列挙したPolar符号取得プロセスは一例にすぎず、本発明はこれに限定されるものではないことが理解されるべきである。情報に対して符号化処理を行ってPolar符号特徴を有するビット系列を得る別の方法は、本発明の保護範囲内にある。
次いで、第1の系列は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて決定済みPolar符号の符号長に応じて決定される。
随意に、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するステップは、下式に従って第1の系列を決定するステップを含む。
上式で、X0，X1，…，Xn−1はn個の非ゼロ初期整数であり、非ゼロ初期整数はw桁を有し、
は、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
であり、aw−1，aw−2，…，a0はビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlは特定の正の整数であり、mはn未満であり、rはw未満であり、BおよびCは特定の系列であり、kは逐次的に0，1，…，N−1であり、Nは目標Polar符号のコード長である。
具体的には、上記式は、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいた式である。まず、n個の非ゼロ初期整数X0，X1，…，Xn−1が与えられ、ただし、非ゼロ初期整数はw桁を有し、kは、これらの非ゼロに基づいて、Xn，Xn＋1，…，Xn＋N−1が得られるように別々に0，1，…，N−1とすることができる。
は、w桁を有しかつXKの最初の（w−r）桁とXK＋1の最後のr桁を逐次つなぎ合わせることによって形成される新しい整数Dを表す。DAの結果は、下式で表すことができる。
式（4）に従ってXn＋Kを得ることができ、次いで、得られたXn＋Kに対して一連のシフトおよびモジュラ加算演算を行い、それによって得られた系列をさらに均一化しランダム化する。Z1，Z2，…，ZNは、上式に従って反復計算をN回行うことによって得ることができ、Z1，Z2，…，ZNは符号長Nの第1の系列を形成する。
随意に、本発明のこの実施形態では、n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である。
具体的には、実験により、マスクテンプレートUPPER＿MASK（UPPER＿MASK＝0x80000000）を用いて32桁の最初の桁を得ることができ、マスクテンプレートLOWER＿MASK（LOWER＿MASK＝0x7fffffff）を用いて32桁の最後の31桁を得ることができることが分かる。B＝0x9d2c5680およびC＝0xefc60000である場合、第1の系列はより良い確率統計特性を有することができ、第1の系列のランダム性を改善することができる。
次いで、S820では、送信端は、決定済み第1の系列に対して昇順にソート処理を行うことができる（予め設定されたルールの一例）。本発明のこの実施形態では、例えば、ソート処理にsort関数を使用することができ、sort関数はsort（G）として表すことができ、すなわち、G中の要素が昇順にソートされる。
したがって、本発明のこの実施形態では、生成済み第1の系列に対して、下記プログラムを使用してmatlabに基づいてソート処理を行うことができる。
［ign，q］＝sort（G）、ただし、Gは長さNの第1の系列であり、qはインタリーバのマッピング関数である。
したがって、ソート処理から得られた第1の系列は、第2の系列として使用されてもよい。
本発明のこの実施形態における予め設定されたルールは、さらに、要素を降順にソートすること、いくつかの要素を昇順にソートすること、他の要素を降順にソートすること、などとすることができることを理解されたい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
したがって、S830では、マッピング関数は、S810で得られた第1の系列およびS820で得られた第2の系列に基づいて決定される。具体的には、S820で要素が第1の系列でソートされているので、マッピング関数は、第1の系列および第2の系列における各要素の位置に応じて決定することができる。すなわち、マッピング関数は、第1の系列および第2の系列における各要素の位置の間のマッピング関係を示す関数である。
限定ではなく一例として、系列Eが［0，7，1］である場合、系列Aに対して昇順にソート処理を行った後で得られる系列Fは、［0，1，7］である。したがって、系列Eから系列Fへのマッピングルール（またはマッピング関数）qは、［0，2，1］と表すことができる。すなわち、系列Fの第1の要素（系列番号は0である）は、系列Eの第1の要素（系列番号は0である）であり、系列Fの第2の要素（系列番号は1である）は、系列Eの第3の要素（系列番号は2である）であり、系列Fの第3の要素（系列番号は2である）は、系列Eの第2の要素（系列番号は1である）である。
同様に、マッピング関数は、得られた第2の系列および第1の系列に従って得ることができる。
したがって、S840では、S810で得られた目標Polar符号は、得られたマッピング関数に基づいてインタリーブすることができる。
限定ではなく一例として、マッピング関数qが［0，2，1］である場合、インタリーブドビットの系列の第1のビット（系列番号は0である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第1のビット（系列番号は0である）のビット値であり、インタリーブドビットの系列の第2のビット（系列番号は1である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第3のビット（系列番号は2である）のビット値であり、インタリーブドビットの系列の第3のビット（系列番号は2である）のビット値は、インタリービング処理前のビット系列の第2のビット（系列番号は1である）のビット値である。
随意に、Polar符号レートマッチング方法800は、インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うステップをさらに含む。
具体的には、S840でインタリーブド出力ビットの系列が得られた後、反転処理はビット系列に対して行うことができる。例えば、インタリーブドビットが｛a0，a1，…，aN−1｝と表される場合、反転ビットは｛aN−1，aN−2，…，a1，a0｝と表すことができる。
随意に、Polar符号レートマッチング方法800は、インタリーブド出力ビットに対してPolar符号の情報ビット集合に従って置換処理を行うステップをさらに含む。
具体的には、S840でインタリーブド出力ビットの系列が得られた後、インタリーブドビット系列に対して置換処理が行われてもよい。本発明のこの実施形態における置換処理は、ビット系列のいくつかの要素の位置を他の要素の位置と交換することでもよく、またはある要素を別の要素に置き換えることでもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。置換処理の後、（N−K）個のパンクチャドビットを有するパンクチャドPolar符号のゼロ容量ビットチャネルの集合は、Frozenビットの集合に等しくてもよい。このようにして、パンクチャドPolar符号の性能をさらに向上させることができる。
本発明のこの実施形態では、置換処理と反転処理の両方が行われてもよく、置換処理を行い反転処理を行う順序は限定されないことが理解されるべきである。あるいは、置換処理だけが行われてもよく、または反転処理だけが行われてもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
随意に、Polar符号レートマッチング方法800は、
冗長バージョン（RV）パラメータに従って、HARQ再伝送で伝送される送信ビットを決定するステップをさらに含む。
具体的には、例えば、インタリービング処理（またはインタリービングおよび反転処理、またはインタリービングおよび置換処理、またはインタリービング、反転、および置換処理）の後、出力ビットがCircular Buffer（循環バッファ）に送られてもよく、Circular Bufferにおける今伝送されたビットの開始位置が現在のHARQ伝送に対応するRV（Redundancy Version、冗長バージョン）パラメータに従って決定される。さらに、今伝送されたビットの長さは、伝送資源または予め設定されたルールに従って決定することができる。したがって、現在のHARQ伝送で伝送される必要のある送信ビット、すなわちレートマッチング処理の出力ビットを決定することができる。すなわち、インタリーブド出力ビットにおける送信ビットの開始位置およびビット長が冗長バージョン（RV）パラメータに従って決定され、それによって送信ビットが決定される。
随意に、Polar符号レートマッチング方法800は、
逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによってインタリーブド出力ビットから、HARQ再伝送で伝送される必要のある送信ビットを決定するステップをさらに含む。
具体的には、HARQ再伝送ごとに伝送されるビットの、インタリービング処理（またはインタリービングおよび反転処理、またはインタリービングおよび置換処理、またはインタリービング、反転、および置換処理）の後で得られる出力ビットにおける開始位置が、伝送資源または予め設定されたルールに従って、カウンタや循環バッファなどを使用して決定される。したがって、再伝送ごとのビットは、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しの態様で決定することができる。
図9は、符号長が512であり、情報ビット長が256であるPolar符号のレートマッチング性能を示す。図9に示すように、本発明のPolar符号レートマッチング方法を用いて処理されたPolar符号は、比較的高いレートマッチング性能を有する。
以下の表1は、符号長が512であり、情報ビット長が256である場合のPolar符号およびTurbo符号のレートマッチング性能を示す。情報ビットは24個のCRC（Cyclic Redundancy Check、巡回冗長検査）ビットを含み、Pはパンクチャドビット数を表す。
図9に示すように、同じ符号長、同じ情報ビット長、および同じ符号レートで、本発明のPolar符号レートマッチング方法を用いて処理されたPolar符号のレートマッチング性能は、Turbo符号のレートマッチング性能よりも明らかに優れている。
したがって、本発明のこの実施形態におけるPolar符号レートマッチング方法によれば、第1の系列が、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて目標Polar符号の符号長に応じて決定され、マッピング関数が、第1の系列に対してソート処理を行うことによって決定され、目標Polar符号に対するレートマッチングがマッピング関数に基づいて実行される。したがって、レートマッチングから得られるビット系列の構造をより均一にすることができ、パンクチャドPolar符号のフレーム誤り率を低減することができ、HARQ性能を向上させることができ、さらに、通信信頼性を向上させることができる。さらに、Polar符号レートマッチング方法は、様々な符号長のPolar符号に対するレートマッチングプロセスに適用することができ、普遍性および実用性が高い。
プロセスのシーケンス番号は、本発明の様々な実施形態における実行順序を意味するものではないことが理解されるべきである。プロセスの実行順序は、プロセスの機能および内部論理に従って決定されるべきであり、本発明の実施形態の実行プロセスに対する制限として解釈されるべきではない。
さらに、本明細書における「および／または」という用語は、関連オブジェクトを説明するための関連関係のみを記述し、3つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Aおよび／またはBは、以下の3つの場合、すなわち、Aのみが存在する場合、AとBの両方が存在する場合、およびBのみが存在する場合を表すことができる。さらに、本明細書における記号「／」は、一般に、関連するオブジェクト相互間の「or」関係を示す。
1つまたは複数の実施形態の例が上に記載されている。確かに、実施形態を説明するためにコンポーネントまたは方法のすべての可能な組合せを説明するのは不可能であるが、当業者であれば、実施形態がさらに組み合わされ修正され得ることが分かるはずである。したがって、本出願に記載されている実施形態は、添付の特許請求の範囲の精神および保護範囲内にあるすべての変更、修正、および変形を含むように意図されている。さらに、本明細書または特許請求の範囲で使用される用語「含む」については、その用語に含まれる意味は、用語「備える」に含まれる意味と同様であり、特許請求の範囲における接続用語として説明される用語「備える」の意味と同様である。
当業者であれば、本明細書で開示される実施形態に記載されている例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらを組み合わせたものによって実施され得ることを認識することができる。ハードウェアとソフトウェアとの間の互換性を明確に説明するために、上記では、機能ごとに各例の構成およびステップを一般的に説明してきた。機能がハードウェアによって実行されるかソフトウェアによって実行されるかは、技術的解決策の特定の用途および設計制約条件に依存する。当業者であれば、特定の用途ごとに記載された機能を実施するために異なる方法を使用することができるが、その実施が本発明の範囲を超えていると見なすべきでない。
当業者であれば、簡便かつ簡単な説明のために、上記のシステム、装置、およびユニットの詳細な作動プロセスについて、前述の方法実施形態における対応するプロセスを参照できることを明確に理解することができるので、詳細について本明細書では説明しない。
本出願で提供されるいくつかの実施形態では、開示されたシステム、装置、および方法は他の態様で実施され得ることを理解されたい。例えば、記載されている装置実施形態は一例にすぎない。例えば、ユニット分割は単に論理的な機能分割であり、実際の実施では他の分割であってもよい。例えば、複数のユニットまたはコンポーネントが組み合わされてもよく、または別のシステムに統合されてもよく、あるいは、いくつかの機能が無視されてもよく、または実行されなくてもよい。さらに、表示または議論された相互結合もしくは直接結合または通信接続は、いくつかのインタフェースを介して実施されてもよい。装置またはユニットの間の間接結合または通信接続は、電子的、機械的、または他の形で実施されてもよい。
別個の部分として記述されているユニットは、物理的に分離していてもいなくてもよく、ユニットとして表示されている部分は、物理ユニットであってもなくてもよく、1つの位置に配置されてもよく、あるいは複数のネットワークユニット上に分散されてもよい。本発明の実施形態の解決策の目的を達成するために、ユニットの一部または全部を実際の要望に応じて選択することができる。
さらに、本発明の実施形態における機能ユニットが1つの処理ユニットに統合されてもよい。ユニットのそれぞれが物理的に単独で存在していてもよく、または2つ以上のユニットが1つのユニットに統合されてもよい。統合ユニットは、ハードウェアの形で実施されてもよく、またはソフトウェア機能ユニットの形で実施されてもよい。
統合ユニットがソフトウェア機能ユニットの形で実施され、独立した製品として販売または使用される場合、統合ユニットはコンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。そのような理解に基づいて、本質的に本発明の技術的解決策、または先行技術に寄与する部分、または技術的解決策の全部または一部は、ソフトウェア製品の形で実施されてもよい。ソフトウェア製品は、記憶媒体に格納され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスでよい）に本発明の実施形態に記述されている方法のステップの全部または一部を実行するよう指示するためのいくつかの命令を含む。上記の記憶媒体としては、プログラムコードを格納することができる任意の媒体、例えば、USBフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、読出し専用メモリ（ROM、Read-Only Memory）、ランダムアクセスメモリ（RAM、Random Access Memory）、磁気ディスク、光ディスクなどがある。
上記の説明は、本発明の特定の実施形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明に開示される技術的範囲内で当業者によって容易に理解される変更または置換は、本発明の保護範囲内にあるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に属するものとする。
100 無線通信システム
102 基地局
104，106，108，110，112，114 アンテナ
116 アクセス端末
118 順方向リンク
120 逆方向リンク
122 アクセス端末
124 順方向リンク
126 逆方向リンク
200 システム
202 無線通信デバイス
204 Polar符号エンコーダ
205 Polar符号レートマッチング装置
206 送信機
300 Polar符号レートマッチング装置
302 第1の決定ユニット
304 ソートユニット
306 第2の決定ユニット
308 インタリービングユニット
400 無線通信デバイス
402 メモリ
404 プロセッサ
500 アクセス端末
502 受信機
504 復調器
506 プロセッサ
508 メモリ
510 レートマッチングデバイス
512 Polar符号エンコーダ
514 変調器
516 送信機
600 システム
602 基地局
604 アクセス端末
606 受信アンテナ
608 送信アンテナ
610 受信機
612 復調器
614 プロセッサ
616 メモリ
618 Polar符号エンコーダ
620 Polar符号レートマッチング装置
622 変調器
624 送信機
700 システム
702 論理グループ
704，706，708，710 電子コンポーネント
712 メモリ

Claims (22)

  1. メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するように構成された第1の決定ユニットであって、前記第１の系列の符号長は、前記目標Polar符号の前記符号長に等しい、第１の決定ユニットと、
    予め設定されたルールに従って、前記第1の決定ユニットによって決定された前記第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定するように構成されたソートユニットと、
    前記第1の決定ユニットによって決定された前記第1の系列および前記ソートユニットによって決定された前記第2の系列に従ってマッピング関数を決定するように構成された第2の決定ユニットと、
    前記第2の決定ユニットによって決定された前記マッピング関数に従って前記目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するように構成されたインタリービングユニットと、
    前記インタリーブド出力ビットに対してレートマッチングを実行するように構成されたレートマッチングユニットと
    を備える、Polar符号レートマッチング装置。
  2. 前記第1の決定ユニットが、式
    に従って、前記第1の系列を決定するように特に構成され、
    ここで、X0，X1，…，Xn−1がn個の非ゼロ初期整数であり、前記非ゼロ初期整数がw桁を有し、
    が、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
    であり、aw−1，aw−2，…，a0がビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlが特定の正の整数であり、mがn未満であり、rがw未満であり、BおよびCが特定の系列であり、kが逐次的に0，1，…，N−1であり、Nが前記目標Polar符号の前記符号長である、請求項1に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  3. n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である、請求項2に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  4. 前記インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うように構成された反転ユニットをさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  5. 前記Polar符号の情報ビット集合に従って、前記インタリーブド出力ビットに対して置換処理を行うように構成された置換ユニットをさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  6. 冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  7. 逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによって前記インタリーブド出力ビットから、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される必要があり、かつ、レートマッチングされた出力ビットに対応する送信ビットを決定するように構成された第3の決定ユニットをさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング装置。
  8. 命令を格納するように構成されたメモリと、
    前記メモリに接続されており、前記メモリに格納された前記命令を実行するように構成されたプロセッサと
    を備え、
    前記命令は、
    メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定する演算であって、前記第１の系列の符号長は、前記目標Polar符号の前記符号長に等しい、演算と、
    予め設定されたルールに従って前記第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定する演算と、
    前記第1の系列および前記第2の系列に従ってマッピング関数を決定する演算と、
    前記マッピング関数に従って前記目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成する演算と、
    前記インタリーブド出力ビットに対してレートマッチングを実行する演算と
    を実行するための命令である、無線通信デバイス。
  9. 前記メモリが、式
    に従って、前記第1の系列を決定する演算命令を格納するように構成され、
    ここで、X0，X1，…，Xn−1がn個の非ゼロ初期整数であり、前記非ゼロ初期整数がw桁を有し、
    が、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
    であり、aw−1，aw−2，…，a0がビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlが特定の正の整数であり、mがn未満であり、rがw未満であり、BおよびCが特定の系列であり、kが逐次的に0，1，…，N−1であり、Nが前記目標Polar符号の前記符号長である、請求項8に記載の無線通信デバイス。
  10. n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である、請求項9に記載の無線通信デバイス。
  11. 前記メモリが、前記インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される、請求項8から10のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  12. 前記メモリが、前記Polar符号の情報ビット集合に従って、前記インタリーブド出力ビットに対して置換処理を行う演算命令を格納するようにさらに構成される、請求項8から10のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  13. 前記メモリが、冗長バージョン（RV）パラメータに従って、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される、請求項8から12のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  14. 前記メモリが、逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによって前記インタリーブド出力ビットから、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される必要があり、かつ、レートマッチングされた出力ビットに対応する送信ビットを決定する演算命令を格納するようにさらに構成される、請求項8から12のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  15. 無線通信デバイスにより、メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定するステップであって、前記第１の系列の符号長は、前記目標Polar符号の前記符号長に等しい、ステップと、
    前記無線通信デバイスにより、予め設定されたルールに従って前記第1の系列に対してソート処理を行って第2の系列を決定するステップと、
    前記無線通信デバイスにより、前記第1の系列および前記第2の系列に従ってマッピング関数を決定するステップと、
    前記無線通信デバイスにより、前記マッピング関数に従って前記目標Polar符号をインタリーブしてインタリーブド出力ビットを生成するステップと、
    前記無線通信デバイスにより、前記インタリーブド出力ビットに対してレートマッチングを実行するステップと
    を含む、Polar符号レートマッチング方法。
  16. メルセンヌツイスターアルゴリズムに基づいて、目標Polar符号の符号長に応じて第1の系列を決定する前記ステップが、
    式
    に従って、前記第1の系列を決定するステップを含み、
    ここで、X0，X1，…，Xn−1がn個の非ゼロ初期整数であり、前記非ゼロ初期整数がw桁を有し、
    が、w桁を有しかつXkの最初の（w−r）桁とXk＋1の最後のr桁とを逐次つなぎ合わせることによって形成される整数を表し、
    であり、aw−1，aw−2，…，a0がビットシフト処理に使用される特定のパラメータであり、n、m、w、r、u、s、t、およびlが特定の正の整数であり、mがn未満であり、rがw未満であり、BおよびCが特定の系列であり、kが逐次的に0，1，…，N−1であり、Nが前記目標Polar符号の前記符号長である、請求項15に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  17. n＝624、m＝397、w＝32、r＝31、u＝11、s＝7、t＝15、l＝18、B＝0x9d2c5680、およびC＝0xefc60000である、請求項16に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  18. 前記インタリーブド出力ビットに対して反転処理を行うステップをさらに含む、請求項15から17のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  19. 前記Polar符号の情報ビット集合に従って、前記インタリーブド出力ビットに対して置換処理を行うステップをさらに含む、請求項15から17のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  20. 冗長バージョン（RV）パラメータに従って、前記インタリーブド出力ビットにおける、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される送信ビットの開始位置を決定するステップをさらに含む、請求項15から19のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  21. 逐次的キャプチャリングまたは繰り返しによって前記インタリーブド出力ビットから、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）再伝送で伝送される必要があり、かつ、レートマッチングされた出力ビットに対応する送信ビットを決定するステップをさらに含む、請求項15から19のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング方法。
  22. アクセス端末および基地局を備え、
    前記アクセス端末および／または前記基地局が、請求項1から7のいずれか一項に記載のPolar符号レートマッチング装置を備える、無線通信システム。
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