JP6974319B2 - ポーラ符号逐次除去リスト復号器でのメモリ管理およびパスソート技法 - Google Patents
ポーラ符号逐次除去リスト復号器でのメモリ管理およびパスソート技法 Download PDFInfo
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Description
参照による援用
用語
図1は、無線通信機器12と通信する基地局10を伴う一例の通信システムを示す。基地局10は、複数の無線通信機器とセルラ通信を遂行するセルラ基地局であってもよい。あるいは、基地局10は、802.11規格または関連規格によるなどのWi−Fi通信を遂行するための無線アクセスポイントであってもよい。無線通信機器12は、スマートホン、タブレット機器、コンピュータシステムなどのような、さまざまな機器のいずれかであってもよい。基地局10および無線通信機器12の一方または両方は、本明細書に記述するような復号器論理を含んでもよい。
符号化法の実行可能性を例証するために、Arikanは、逐次除去(SC)復号器を考案した。複雑度の低い復号を提供しているが、復号器は、競争相手であるターボ符号または低密度パリティ検査(LDPC)符号と競争するために、100万(すなわち、220)ビットに近づく長いブロックサイズを必要とする。さらに、SC復号器の逐次的性質は、復号器スループットにかなりの制限を課す。
少なくともいくつかの実施形態によれば、本明細書に記述する方法は、上記の参考文献1でArikanにより概要を述べられた取り組み方法の制限を克服しようとして、SC復号器の拡張を伴ってもよい。上記の参考文献2でTalおよびVardyは、逐次除去リスト(SCL)復号の方法について記述している。SCL復号は、非凍結ビットごとに、各復号器フェーズで2つの可能性を、すなわち、
ポーラ符号は、生成行列Gにより記述される線形ブロック符号のクラスを形成する。ブロック長Nのポーラ符号は、次式に従って生成されてもよい。
図4は、ブロック長N=23に対する一例のポーラ符号構造を示す。符号器は、入力uiから開始され、入力uiは、出力xiに符号化される。情報は太字で示されている。残りの入力を、凍結ビット値0に割り当ててもよい。各ステージsで、符号器は、右側に示す符号化木に従ってビットの対を組み合わせ、図中、
(図7および図8を参照してさらに導入される)updateLLRセクションでは、SCL復号器を、累積対数尤度比(LLR)統計情報の行に対して独立したmin−sum計算をそれぞれ採用するSC復号器の集合と見てもよい。
リスト復号器は、パス指標更新セクションupdateUを導入して、ベースラインSC復号器から逸脱してもよい。各バイ・デコーディング・ステージが完了すると、パス指標は、可能なビット値
図6は、一例のSCLメモリ構成を示す。図6に示す、基礎となるメモリ構成について、SCL復号器の動作を考察してもよい。ビット統計値とも呼ばれる場合があるLLR指標を、L×NバッファgLLR[L][N]の形で記憶してもよく、そこでは、Lはリスト内のエントリの数を指定し、Nはリスト内の各パスの長さをビット単位で指定する。LLR指標の各水平行は、パスと呼ばれる場合があり、図5に示す復号器のインスタンスに対応してもよい。異なるインスタンスは、典型的には、異なる「ビットパス」と呼ばれる場合があるu_hat値のための異なるビットに対応する。たとえば、最初に、u_hat(0)=1およびu_hat(0)=0に対して2つのビットパスを生成してもよく、u_hat(0)およびu_hat(1)の第2の異なる組合せに対して4つのビットパスを生成してもよく、以下同様である。いくつかの実施形態では、図2の処理要素に各行を割り当ててもよい。すべての利用可能な行を埋めると、いくつかの実施形態では、updateUは、累積パス指標に基づきパスをランクづけし、正しいパスである尤度が低いパスを枝刈りする。枝刈りされたパス上の処理要素に、新しいパスを割り当ててもよく、これには、より可能性の高いパスから、新しいパスを割り当てられる処理要素に隣接する新しいメモリ要素に、gLLRの行をコピーするステップが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、パスごとの独立したLLR更新を考慮すると、Lを、それぞれ次元Nの別個のLLRアレイと考えることがより容易な場合がある。updateLLRは、L×Nバッファの行ごとに独立して動作する。updateUは、パス指標を計算し、ソートし、次いで、置換および並べ替えのためにパス指標(path metric、PM)ベクトルの行に印をつける。LLRバッファの行に対して直接、並べ替えを行ってもよい。中間のU、およびビット推定値U_hatを、図6に示すように、同じ並べ替えに従って修正してもよい。UおよびU_hatは、硬判定に対応する場合があることに留意されたい。したがって、UおよびU_hatの記憶およびmemcpy要件を低減してもよい。しかしながら、LLRバッファ管理に関連するオーバヘッドを低減するためにとるステップは、UおよびU_hatバッファにも同様に適用されてもよい。
いくつかの実施形態では、SCL復号を以下の手法で遂行してもよい。プロセッサは、符号化された通信データを通信路から受信してもよい。プロセッサは、複数の処理要素、および複数の処理要素の間に散在した複数のメモリを備えてもよく、そこでは、メモリは、隣接する処理要素に結合される。プロセッサは、復号動作を繰り返して遂行することにより、符号化された通信データを復号するように構成されてもよい。復号処理は、プロセッサを具備する複数の処理要素により遂行されてもよい。いくつかの実施形態では、各処理要素は、ビットパスのリスト内の対応するビットパスに対して復号動作を遂行するように構成されてもよく、そこでは、復号動作(たとえば、updateLLR)は、それぞれのビットパスに関連するビット統計情報(たとえば、パス指標)を生成する。ビットパス、および関連するビット統計情報を、それぞれの処理要素に接続されたメモリに記憶してもよい。上記で説明したように、ビットパスは、符号化されたデータの一部分の潜在的復号を備えてもよく、ビット統計情報は、ビットパスが正しい復号である尤度を判断する、ビットパスに関連する1組のLLRを備えてもよい。
SCLバッファ管理
選択的置換
遅延更新
代表的なパス生成およびクローニング変形形態
パスおよび優先度トラッキングへの機能ユニットの代表的マッピング
代表的ルーティング技法
代表的ソート技法
最適ソート
先行する実施形態は、長さ2Lのリストを最適にソートするソートアルゴリズムについて記述している。換言すれば、先行する実施形態は、リスト内の各エントリをソートすることにより、最適な耐性を提供する。いくつかの実施形態では、最適以下のソート性能という代価を払って、ソート手順の待ち時間を低減することが望ましい場合がある。そのような場合、図10Aのフローチャートに示すように、待ち時間を低減するために、ソートアルゴリズムに以下の調整のうち1つまたは複数の組合せを行ってもよい。
いくつかの実施形態では、ポーラ符号は、フェーズ間でリストサイズを動的に調節するように構成される。たとえば、復号器は、最大L個のパスの並列処理をサポートしてもよいとしても、L個未満のパスを実行するように動的に判断してもよい。これにより、以下で論じるように、電力消費が低減される場合がある、および/または性能が改善される場合がある。
***
符号化されたデータを通信路から受信するステップと、
符号化されたデータを、
復号動作を遂行し、複数のビットパスに関するビット統計情報を生成するステップであって、各ビットパスは、符号化された通信データの一部の潜在的復号であるステップ、
ビットパスのリストの新しいサブセットを決定するために、ビット統計情報に基づき、処理要素により生成された複数のビットパスのリストをソートするステップ
を繰り返すことにより復号するステップと
を備え、前記ソートするステップは、
可能性の高い追加ビット値に対応する複数のビットパスの第1のリスト、および可能性の低い追加ビット値に対応する複数のビットパスの第2のリストを、異なる順序でソートするステップと、
第1の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部と、第2の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部を比較するステップと、
比較するステップに応答して、第1の新しいビットパスのソートされたリスト内の1つまたは複数のビットパスと、第2の新しいビットパスのソートされたリストからの1つまたは複数のビットパスを置換することによりビットパスのリストの新しいサブセットを作成するステップと
を備える方法。
符号化されたデータを通信路から受信するステップと、
符号化されたデータを、
復号動作を遂行し、複数のビットパスに関するビット統計情報を生成するステップであって、各ビットパスは、符号化された通信データの一部の潜在的復号であるステップ、
捨てるべきビットパスのリストのサブセットを決定するために、ビット統計情報に基づき、処理要素により生成された複数のビットパスのリストをソートするステップ
を繰り返すことにより復号するステップと
を備え、
前記ソートするステップは、
ビットパスのリスト内の対応するビットパスごとに、
関連する第1のパス指標と共に第1の新しいビットパスを作成するステップであって、第1の新しいビットパスは、追加ビットとして可能性の高い値が追加された、対応するビットパスを備えるステップと、
関連する第2のパス指標と共に第2の新しいビットパスを作成するステップであって、第2の新しいビットパスは、追加ビットとして可能性の低い値が追加された、対応するビットパスを備え、第2のパス指標は、第1のパス指標よりも低い尤度の正確な復号を現すステップと、
第1の新しいビットパスのリストを第1の順序でソートするステップと、
第2の新しいビットパスのリストを第2の異なる順序でソートするステップと、
第1の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部と、第2の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部を比較するステップと、
比較するステップに応答して、第1の新しいビットパスのソートされたリスト内の1つまたは複数のビットパスと、第2の新しいビットパスのソートされたリストからの1つまたは複数のビットパスを置換するステップと
を備える方法。
符号化されたデータを通信路から受信するステップと、
符号化されたデータを、
復号動作を遂行し、複数のビットパスに関するビット統計情報を生成するステップであって、各ビットパスは、符号化された通信データの一部の潜在的復号であるステップ、
捨てるべきビットパスのリストのサブセットを決定するために、ビット統計情報に基づき、処理要素により生成された複数のビットパスのリストをソートするステップ
を繰り返すことにより復号するステップと
を備え、前記ソートするステップは、
ビットパスのリスト内の対応するビットパスごとに、
対応するビットパスに追加される追加ビットに関連するビット統計情報を計算するステップであって、ビット統計情報は追加ビットに関して可能性の高い値を示すステップと、
可能性の高い値が追加ビットとして追加された対応するビットパスを備える、第1の新しいビットパスを作成するステップと、
可能性の低い値が追加ビットとして追加された対応するビットパスを備える、第2の新しいビットパスを作成するステップと、
対応するビットパスに関連するパス指標に等しい、第1の新しいビットパスに関するパス指標を設定するステップと、
対応するビットパスに関連するパス指標に等しい、第2の新しいビットパスに関するパス指標に加えて、対応するビット統計情報の絶対値を設定するステップと、
第1の新しいビットパスのリストを降順でソートするステップと、
第2の新しいビットパスのリストを昇順でソートするステップと、
第1の新しいビットパスおよび第2の新しいビットパスのパス指標に基づき、第1の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部と、第2の新しいビットパスのソートされたリストの少なくとも一部を比較するステップと、
比較するステップに応答して、第1の新しいビットパスのソートされたリスト内の1つまたは複数のビットパスと、第2の新しいビットパスのソートされたリストからの1つまたは複数のビットパスを置換するステップと
を備える方法。
複数の処理要素と、
複数の処理要素の隣接する処理要素に結合した複数のメモリと
を備え、
処理要素の各々により、
符号化された通信データの一部の潜在的復号であるビットパスをメモリから受信し、
ビットパスに対して復号動作を遂行し、
復号動作に少なくとも一部は基づき、ビットパスに関するビット統計情報を生成する
ことにより、受信した、符号化された通信データを復号するように構成され、
各処理要素で受信したビットパスは、ビットパスの第1のリストを集合的に備え、
各処理要素で生成されたビット統計情報は、第1のビット統計情報を集合的に備え、
システムは、
第1のビット統計情報に基づき、ビットパスの第1のリストをソートし、
パスの第1のリストのソーティングに基づき、ビットパスの第1のリストのサブセットを捨てるべきであると判断し、
捨てるべきではないと判断されたビットパスに関連する対応する処理要素それぞれにより、
2つの長くなったビットパスを生成し、
対応する処理要素に関連する第1のメモリから、捨てるべきであると判断された第2のビットパスに関連する処理要素に関連する第2のメモリに、長くなったビットパスの一方、および対応する処理要素により生成されたビット統計情報をコピーする
ようにさらに構成されるシステム。
Claims (18)
- 受信した、符号化された通信データに対して逐次除去リスト(successive cancellation list、SCL)復号を遂行するシステムであって、
複数の処理要素と、
前記複数の処理要素の間に散在し、隣接する処理要素に結合した複数のメモリと
を備え、前記受信した、符号化された通信データを復号するために、
前記処理要素の各々により、前記符号化された通信データの一部の潜在的復号である、対応するビットパスに対して復号動作を遂行し、ビット統計情報を生成し、
前記処理要素により生成された前記対応するビットパスのリストを、捨てるべきビットパスの前記リストのサブセットを決定するために、前記ビット統計情報に基づきソートし、
捨てられないビットパスを有する対応する処理要素の全てに関して、
2つの長くなったビットパスを生成し、
前記対応する処理要素に関連する第1のメモリから、捨てるべきであると判断された第2のビットパスに関連する処理要素に関連する第2のメモリに、前記長くなったビットパスの一方、および前記対応する処理要素により生成されたビット統計情報をコピーする
ように構成され、前記コピーするステップは、前記第2のビットパス内の対応するビットおよび/またはビット統計情報と異なる、前記長くなったビットパス内のビットおよび/またはビット統計情報だけをコピーするステップを備えるシステム。 - 前記ソートするステップは、前記リストの2つの異なるサブセットをソートするステップを備え、各サブセットは、前記リストのサイズの半分の大きさにすぎない、
請求項1に記載のシステム。 - 前記ソートするステップは、
遭遇したビットの対数尤度比(LLR)が正である場合に0が付加され、遭遇したビットの対数尤度比(LLR)が負である場合に1が付加される、複数のビットパスの第1のサブセットを含む第1のリスト、および遭遇したビットの対数尤度比(LLR)が正である場合に1が付加され、遭遇したビットの対数尤度比(LLR)が負である場合に0が付加される、複数のビットパスの第2のサブセットを含む第2のリストを、異なる順序でソートするステップと、
ソートされた前記第1のリストの少なくとも一部と、ソートされた前記第2のリストの少なくとも一部を比較するステップと、
前記比較するステップに応答して、前記ソートされた前記第1のリスト内の1つまたは複数のビットパスと、前記ソートされた前記第2のリストからの1つまたは複数のビットパスを置換することにより、ビットパスの前記リストの新しいサブセットを作成するステップと
を備える、
請求項1に記載のシステム。 - 前記符号化された通信データを復号することにより、復号されたデータがもたらされ、
前記システムは、前記復号されたデータをメモリに記憶するようにさらに構成され、前記復号されたデータは、前記ビットパスの選択された1つである、
請求項1に記載のシステム。 - 前記処理要素の少なくとも1つは、マスタ処理要素として指定され、前記メモリは、前記複数の処理要素を相互接続するルーティング機構を備え、
前記コピーするステップは、前記コピーするステップを達成するために、前記ルーティング機構内に動的ルートを作成するステップを備え、
前記システムは、
前記マスタ処理要素により、動的ルートを作成するための命令を他の処理要素それぞれに伝達する
ようにさらに構成される、
請求項1に記載のシステム。 - 捨てられないビットパスを有する対応する処理要素の前記全てに関して、
復号動作を遂行し、前記2つの長くなったビットパスに関する、更新されたビット統計情報を生成する
ようにさらに構成され、前記コピーするステップは、前記コピーされた、長くなったビットパスに関連する前記更新されたビット統計情報をコピーするステップをさらに備える、
請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記複数の処理要素を相互接続するルーティング機構を備え、
前記コピーするステップは、前記コピーするステップを達成するために、前記ルーティング機構内に動的ルートを作成するステップを備える、
請求項6に記載のシステム。 - 前記処理要素の少なくとも1つは、マスタ処理要素として指定され、
前記システムは、
前記マスタ処理要素により、動的ルートを作成するための命令を他の処理要素それぞれに伝達する
ようにさらに構成される、
請求項6に記載のシステム。 - 受信した、符号化された通信データに対して逐次除去リスト(SCL)復号を遂行する方法であって、
前記符号化された通信データを通信路から受信するステップと、
前記符号化された通信データを、
プロセッサを内部に備える複数の処理要素により、復号動作を遂行するステップであって、各処理要素は、ビットパスの第1のリスト内の対応するビットパスに対して復号動作を遂行し、各ビットパスは、前記符号化された通信データの一部の潜在的復号であり、前記復号動作を遂行するステップは、前記ビットパス内のビットに関連する第1のビット統計情報を備えるステップ、
前記第1のビット統計情報に基づき、ビットパスの前記第1のリストをソートするステップ、
パスの前記第1のリストの前記ソートするステップに基づき、ビットパスの前記第1のリストのサブセットを捨てるべきであると判断するステップ、
捨てるべきではないと判断された全ての各ビットパスから、2つの長くなったビットパスを生成するステップであって、前記長くなったビットパスは、ビットパスの第2のリストを備えるステップ、および
捨てるべきではないと判断されたビットパスに関連する対応する処理要素ごとに、
前記対応する処理要素に関連する第1のメモリから、捨てるべきであると判断された第2のビットパスに関連する処理要素に関連する第2のメモリに、前記長くなったビットパスの一方、および前記対応する処理要素に関連するビット統計情報をコピーするステップ
を繰り返すことにより復号するステップと
を備え、
前記長くなったビットパスの一方および前記ビット統計情報をコピーする前記ステップは、前記第2のビットパス内の対応するビットおよび/またはビット統計情報と異なる、前記長くなったビットパス内のビットおよび/またはビット統計情報だけをコピーするステップを備える方法。 - 捨てるべきではないと判断されたビットパスに関連する各処理要素により、
前記コピーするステップの前に、
前記2つの長くなったビットパスに対して復号動作を遂行するステップと、
長くなったビットパスそれぞれに対する前記復号動作に少なくとも一部は基づき、前記2つの長くなったビットパスの各々に関する第2のビット統計情報を生成するステップと、
前記第2のビット統計情報の少なくともサブセットに関して追加で前記コピーするステップを遂行するステップと
をさらに備える、請求項9に記載の方法。 - 前記符号化された通信データを復号する前記ステップは、所定のしきい値を超えるビットパスに到達するまで、連続的により大きくなるビットパスに関して複数回遂行される、
請求項9に記載の方法。 - 前記ビットパスの半分は、捨てるべきであると判断される、請求項9に記載の方法。
- 前記符号化された通信データを復号することにより、復号されたデータがもたらされ、
前記方法は、前記復号されたデータをメモリに記憶するステップをさらに備え、前記復号されたデータは、前記ビットパスの選択された1つである、
請求項9に記載の方法。 - 前記プロセッサは、前記複数の処理要素を相互接続するルーティング機構をさらに備え、
前記コピーするステップは、前記コピーするステップを達成するために、前記ルーティング機構内に動的ルートを作成するステップを備える、
請求項9に記載の方法。 - 前記プロセッサ内の前記処理要素の少なくとも1つは、マスタ処理要素として指定され、
前記方法は、
前記マスタ処理要素により、動的ルートを作成するための命令を他の処理要素それぞれに伝達するステップ
をさらに備える、
請求項9に記載の方法。 - 受信した、符号化された通信データに対して逐次除去リスト(SCL)復号を遂行するためのプログラム命令を備えるコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラム命令は、
前記符号化された通信データを通信路から受信し、
前記符号化された通信データを、
前記コンピュータ可読記憶媒体に結合した処理要素により、復号動作を遂行するステップであって、前記処理要素は、ビットパスに対して復号動作を遂行し、前記ビットパスは、前記符号化された通信データの一部の潜在的復号であり、前記復号動作を遂行するステップは、前記ビットパス内のビットに関連する第1のビット統計情報を生成するステップを備えるステップと、
前記ビットパスを捨てない通知を受信するステップと、
第2の記憶媒体は、捨てられるビットパスと関連づけられるという通知を受信するステップと、
前記ビットパスから2つの長くなったビットパスを生成するステップと、
前記第2の記憶媒体に、前記長くなったビットパスの一方、および前記第1のビット統計情報の少なくともサブセットをコピーするステップと
を繰り返すことにより復号する
ように実行可能であり、
前記長くなったビットパスの一方および前記第1のビット統計情報をコピーする前記ステップは、前記捨てられるビットパス内の対応するビットおよび/またはビット統計情報と異なる、前記長くなったビットパス内のビットおよび/またはビット統計情報だけをコピーするステップを備えるコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記プログラム命令は、
前記コピーするステップの前に、
前記2つの長くなったビットパスに対して復号動作を遂行し、
長くなったビットパスそれぞれに対する前記復号動作に少なくとも一部は基づき、前記2つの長くなったビットパスの各々に関する第2のビット統計情報を生成し、
前記第2のビット統計情報の少なくともサブセットに関して追加で前記コピーするステップを遂行する
ようにさらに実行可能である、請求項16に記載の記憶媒体。 - 前記符号化された通信データを復号するステップは、
前記ビットパスを捨てる通知を受信するステップと、
第3の記憶媒体から、長くなったビットパス、および前記長くなったビットパスに関連するビット統計情報を受信するステップと
をさらに備える、請求項16に記載の記憶媒体。
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