KR102428522B1 - 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용한 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용한 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 개시는 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용한 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 송신단의 동작 방법은, 정보 비트들의 부호화와 관련된 파라미터들에 기반하여 세그멘테이션 수행 여부 및 세그멘트의 개수를 결정하는 과정과, 상기 패리티 체크 비트의 개수에 따라 상기 정보 비트들을 부호화하는 과정과, 상기 부호화된 정보 비트들을 수신단으로 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용한 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING UNSING POLAR CODE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 극 부호(polar code)를 이용한 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
5G 시스템에서 극 부호(polar code)의 사용이 협의된 바 있다. Arikan이 제안한 극 부호는 채널 용량을 달성하는 것이 이론적으로 증명된 최초의 오류 정정 부호이다. 극 부호를 이용한 정보 비트들의 부호화 및 복호화를 위해 연접 외부 부호(concatenated outer code)가 사용되고, 연접 외부 부호는 오류 검출 부호(예: 순환 중복 검사(cyclic redundancy check, CRC) 부호) 및 오류 정정 부호(예: 패리티 체크 부호(parity check code))등을 포함할 수 있다. 이와 같이 극 부호의 사용이 협의됨에 따라, 극 부호를 활용하여 수행되는 부호화 및 복호화 과정을 개선하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 극 부호(polar code)를 이용한 부호화 및 복호화를 효과적으로 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 극부호를 이용하여 안정적이고 효율적으로 부호화 및 복호화를 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 세그멘테이션 개수를 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 세그멘테이션을 수행 여부를 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 방법은, 정보 비트들의 개수와, 부호화 비트의 개수와, CRC 비트의 개수 중 적어도 하나의 개수에 기반하여 세그멘테이션 여부 및 세그멘테이션 개수를 결정하는 과정과, 상기 세그멘테이션 개수에 따라 상기 정보 비트들을 부호화하는 과정과, 상기 부호화된 정보 비트들을 수신단으로 송신하는 과정을 포함할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 방법은, 정보 비트들의 개수와, 부호화 비트의 개수와, CRC 비트의 개수 중 적어도 하나의 개수에 기반하여 세그멘테이션 여부 및 세그멘테이션 개수를 결정하는 과정과, 상기 세그멘테이션 개수에 따라 상기 정보 비트들을 복호화하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 극 부호(polar code)를 구성하는 경우, 복호화 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단 장치의 구성의 예를 도시한다.
도 3는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단 장치의 구성의 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 부호화를 수행하는 송신단의 기능적 구성을 도시한다.
도 5은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 복호화를 수행하는 수신단의 기능적 구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호화 과정을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호화 및 세그멘테이션에 대해 설명하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 복호화 성능을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 다양한 부호율에 따른 성능 변화를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용하여 부호화를 수행하는 송신단의 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용하여 복호화를 수행하는 수신단의 흐름도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 극 부호(polar code)를 이용한 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 정보 비트들의 부호화 및 복호화와 관련된 파라미터들에 기반하여 패리티 체크(parity check) 비트의 개수를 결정하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 파라미터들을 지칭하는 용어, 정보 비트를 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
일반적으로, 통신 시스템에서 송신기와 수신기 사이에 데이터를 송신 및 수신하는 경우 통신 채널에 존재하는 잡음으로 인해 데이터 오류가 발생할 수 있다. 이처럼 통신 채널에 의해 발생된 오류를 수신기에서 정정할 수 있도록 설계된 부호화 방식으로 오류 정정 부호 방식이 존재한다. 이러한 오류 정정 부호는 채널 부호화(channel coding) 라고도 한다. 오류 정정 부호 기법은 전송하고자 하는 데이터에 추가적인 비트(redundant bit) 를 추가하여 송신하도록 하는 기법이다.
오류 정정 부호 기법에는 다양한 방식들이 존재한다. 예를 들면, 길쌈 부호(convolutional coding), 터보 부호(turbo coding), 저밀도 패리티 체크 부호(low-density parity-check coding, LDPC coding), 및 극 부호(polar coding) 방식 등이 존재한다.
이러한 오류 정정 부호 기법들 중 극 부호는 순차적 제거(successive cancellation, SC) 복호 시 발생하는 채널 양극화(channel polarization) 현상을 이용하여 낮은 복호 복잡도로 점대점 채널 용량을 달성함이 이론적으로 증명된 최초의 부호이다. 또한, 극 부호는 이론적인 성능 뿐만 아니라, 실질적인 성능 또한 우수함이 확인되었다. 특히 CRC 부호와 같은 연접 외부 부호(concatenated outer code) 와 SCL(SC-list) 복호를 사용할 경우, 기존의 다른 채널 부호와 비교하여 더 우수한 성능을 갖는 것이 확인되었다. 이에 따라 3GPP Release-15 NR(New Radio) 에서 제어 채널로 제어 정보를 전송할 때 극 부호를 사용하는 것이 합의되었다.
극부호는 2008년 E. Arikan 에 의해 제안된 오류 정정 부호로 낮은 부호화/복잡도 성능을 가지면서도 모든 B-DMCs(binary discrete memoryless channel)에서 데이터 전송 한계인 채널 용량(channel capacity)을 달성하는 것이 증명된 최초의 오류 정정 부호이다. 극 부호는 다른 채널 용량 근접 부호(capacity-approaching codes)인 터보 코드(turbo code), LDPC(low-density parity-check) code 대비 짧은 길이의 부호를 전송할 때 오류-정정 성능 및 복호 복잡도 상 이점이 있다. 이러한 장점으로 인해 2017년 현재 5세대 이동통신(5G)을 위해 진행 중인 3GPP NR 표준화에서 짧은 길이의 제어 정보를 전송하는 용도로 극 부호의 사용을 결정하였다.
본 개시는 데이터를 전송하거나, 저장하는 과정에서 잡음, 간섭 등의 다양한 원인으로 인해 오류 및 소실이 발생하거나 발생할 여지가 있는 경우, 이를 정정 및 복원하는 오류-정정 부호(error-correcting codes)에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시는 극 부호(polar code) 의 부호화 및 복호화와 관련된 것으로, 이동통신 시스템 및 방송 시스템에서 정보를 송신 및 수신하는 과정에서 정보를 보다 효율적으로 부호화 및 복호화하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 송신단 110과 수신단 120을 예시한다. 도 1은 하나의 송신단 110 및 하나의 수신단 120을 도시하나, 복수의 송신단 또는 복수의 수신단을 포함할 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 본 문서에서는 송신단 110과 수신단 120이 별개의 개체인 것으로 설명하나, 송신단 110과 수신단 120의 기능은 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 통신 시스템의 상향링크의 경우, 송신단 110은 단말, 수신단 120은 기지국이 될 수 있다. 하향링크의 경우, 송신단 110은 기지국, 수신단 120이 단말이 될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 송신단 110은, 정보 비트들의 부호화와 관련된 파라미터들에 기반하여 패리티 체크 비트의 개수를 결정하고, 패리티 체크(parity check) 비트의 개수에 따라 정보 비트들을 부호화하고, 부호화된 정보 비트들을 수신단 120으로 송신할 수 있다. 일부 실시 예들에서 수신단 120은, 부호화된 정보 비트들을 송신단으로부터 수신하고, 정보 비트들의 복호화와 관련된 파라미터들에 기반하여 패리티 체크 비트의 개수를 결정하고, 패리티 체크 비트의 개수에 따라 정보 비트들을 복호화할 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단 장치의 구성의 예를 도시한다. 즉, 도 2에 예시된 구성은 송신단 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 송신단 110은 통신부 210, 저장부 220, 제어부 230를 포함할 수 있다.
통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다. 또한, 통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환할 수 있다.
이를 위해, 통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 210은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부(210)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.
통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 210은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부(transceiver)'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 통신부 210은 백홀(backhaul) 망을 통해 연결된 다른 네트워크 개체와의 통신을 위한 백홀 통신부를 더 포함할 수 있다.
통신부 210은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 부호화를 수행하기 위해 부호화부 212를 포함할 수 있다. 통신부 210은 제어부 230을 통해 결정된 패리티 체크 (parity check) 비트의 개수에 기반하여 송신하고자 하는 정보 비트들을 부호화할 수 있다.
저장부 220은 송신단 110의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부 220은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 220은 제어부 230의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
제어부 230은 송신단 110의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 230은 통신부 220를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 제어부 230은 저장부 230에 데이터를 기록하거나 읽을 수 있다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 다시 말해, 제어부 230은 통신부 220에 포함된 각 구성들의 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제어부 230는 세그멘테이션 결정부 232를 포함할 수 있다. 세그멘테이션 결정부 232는 정보 비트들의 개수, 부호와 비트의 개수 및 CRC 비트의 개수들 중 적어도 하나의 값에 기반하여 세그멘테이션 여부를 결정할 수 있다. 또한 세그멘테이션 결정부 232에서는 부호와 비트의 개수 및 CRC 비트의 개수들 중 적어도 하나의 값에 기반하여 세그멘테이션 개수를 결정할 수 있다. 제어부 230은 결정된 패리티 체크 비트의 개수에 따라 통신부 210이 정보 비트들을 부호화하고, 부호화된 정보 비트들을 수신단으로 송신하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 230은 송신단이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단 장치의 구성의 예를 도시한다. 즉, 도 3에 예시된 구성은 수신단 120의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 3을 참고하면, 수신단 120은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330를 포함할 수 있다.
통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다. 또한, 통신부 310은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환할 수 있다.
이를 위해, 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부 310은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부(310)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.
통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부(transceiver)'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 통신부 310은 백홀(backhaul) 망을 통해 연결된 다른 네트워크 개체와의 통신을 위한 백홀 통신부를 포함할 수 있다.
통신부 310은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 복호화를 수행하기 위해 복호화부 312를 포함할 수 있다. 통신부 310은 제어부 330을 통해 결정된 패리티 체크(parity check) 비트의 개수에 기반하여 수신한 정보 비트들을 복호화할 수 있다.
저장부 320은 수신단 120의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
제어부 330은 수신단 120의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 320를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 제어부 330은 저장부 330에 데이터를 기록하거나 읽을 수 있다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 다시 말해, 제어부 330은 통신부 320에 포함된 각 구성들의 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제어부 330는 세그멘테이션 결정부 332를 포함할 수 있다. 세그멘테이션 결정부 232는 정보 비트들의 개수, 부호와 비트의 개수 및 CRC 비트의 개수들 중 적어도 하나의 값에 기반하여 세그멘테이션 여부를 결정할 수 있다. 또한 세그멘테이션 결정부 232에서는 부호와 비트의 개수 및 CRC 비트의 개수들 중 적어도 하나의 값에 기반하여 세그멘테이션 개수를 결정할 수 있다. 제어부 330은 결정된 패리티 체크 비트의 개수에 따라 통신부 310이 부호화된 정보 비트들을 송신단으로부터 수신하고, 부호화된 정보 비트들을 복호화하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 330은 수신단이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 부호화를 수행하는 송신단의 기능적 구성을 도시한다. 도 4에 도시된 송신단은 도 1의 송신단 110의 통신부 210의 일부로 이해될 수 있다.
도 4를 참고하면, 송신단 110은 세그멘테이션부(Segmentation) 402, 외부 부호화부(outer coder) 404, 부호화 입력 시퀀스 매핑부(endocing input sequence mapper) 406, 극 부호화부(polar encoder) 408, 부호율 조정부(rate matcher) 410 및 세그멘트 결합부 412을 포함한다.
일부 실시 예들에서, 시스템의 요구 조건 등에 따라 다른 장치가 추가되거나 생략될 수 있다. 송신단에서 전송하고자 하는 정보 비트(information bit)의 개수는
Figure 112018034093956-pat00001
개이고, 극 부호화 하여 채널을 통해 전송하는 코드워드 비트(codeword bit)의 개수는
Figure 112018034093956-pat00002
개로 표현될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 송신단 110은 정보 비트 시퀀스를 생성한다. 예를 들면, 송신단 110은 전송하고자 하는 정보 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00003
를 세그멘테이션부 402에 입력한다. 이러한 정보 비트 시퀀스는 세그멘테이션부에 의하여 필요시 다수의 세그멘트(segment)로 세그멘테이션 된다. 세그멘트된 정보 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00004
를 외부 부호화부 404에 입력한다. 이하 외부부호화부 404, 부호화 입력시퀀스 매핑부 406, 극부호화부 408에서는 설명의 편의를 위하여 상기 세그멘테이션된 r번째 세그멘트(segment)인 r번째 정보 비트 시퀀스 입력된 경우를 가정하여 r번째 정보 비트 시퀀스를 기반으로 설명하고자 한다. 외부 부호화부 404는 입력된 정보 비트 시퀀스를 외부 부호화할 수 있다. 예를 들면, 외부 부호화부 404는 성능 향상을 위해 입력된 정보 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00005
를 부호화할 수 있다. 이러한 외부 부호화는 일반적으로 극 부호의 SCL 복호 또는 SCS(SC-stack) 복호와 같이, 다수의 코드워드 후보군을 고려하여 복호화를 진행하는 ML-유사(ML-like) 복호기의 성능을 높이기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 순환 중복 검사(cyclic redundancy check, CRC) 부호와 같은 오류 검출 부호 또는 BCH 부호 및 패리티 체크(parity check) 부호와 같은 오류 정정 부호가 외부 부호로 사용될 수 있다. 외부 부호는 하나만 사용되거나, 또는, 둘 이상의 외부 부호가 복합적으로 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 외부 부호에 의해 생성된 전체 패리티 비트의 길이는
Figure 112018034093956-pat00006
, 외부 부호화의 결과로 생성된 비트 시퀀스는
Figure 112018034093956-pat00007
로 표현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 외부 부호화를 고려하지 않는 경우,
Figure 112018034093956-pat00008
,
Figure 112018034093956-pat00009
이고 외부 부호화부 404는 생략할 수 있다.
부호화 입력 시퀀스 매핑부 406은 외부 부호화의 결과로 생성된 비트 시퀀스를 극 부호화를 위한 비트 시퀀스에 매핑할 수 있다. 즉, 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406은 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00010
의 극 부호 부호화를 위해 비트 시퀀스를 길이
Figure 112018034093956-pat00011
의 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00012
에 매핑 또는 할당할 수 있다. 일부 실시 예들에서,
Figure 112018034093956-pat00013
는 극 부호의 마더 부호(mother code)의 크기로 2의 거듭제곱수로 나타낼 수 있고, 정보 비트와 외부 부호에 의해 생성된 전체 패리티 비트의 길이를 합한 값보다 큰 값 중 미리 설정된 기준에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시 예들에서,
Figure 112018034093956-pat00014
는 극 부호 부호화부 408의 입력 비트 시퀀스이고, 미리 결정된 방법 및 기준에 따라 외부 부호화부 404의 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00015
의 비트가
Figure 112018034093956-pat00016
에 매핑될 수 있다. 상술한 매핑 방법은 이후 수행될 부호율-조정 (rate-matching) 동작을 고려하여 수행 될 수 있다. 일 예로써 3GPP Release-15 NR 극 부호의 경우, 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00017
의 각 비트가 매핑되는
Figure 112018034093956-pat00018
의 비트 인덱스를 시퀀스 형태로 사전에 정의하였다. 이러한 동작으로 얻어지는 부호화 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00019
의 각 비트는 채널 분화(channel polarization)에 의해 서로 다른 품질의 부채널(split channel 혹은 sub-channel)을 통과하는 것처럼 해석될 수 있다. 상술한 특징들로 인하여
Figure 112018034093956-pat00020
를
Figure 112018034093956-pat00021
에 매핑하는 과정을 부채널 할당 과정으로 나타낼 수 있고, 이러한 과정은 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406에서 수행될 수 있다. 일부 실시 예들에서,
Figure 112018034093956-pat00022
의 비트들 중
Figure 112018034093956-pat00023
가 매핑되는 부채널에 해당하는
Figure 112018034093956-pat00024
의 비트는 비-동결(unfrozen) 비트로, 그 외 나머지 부채널에 해당하는
Figure 112018034093956-pat00025
의 비트는 동결(frozen) 비트로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서 비-동결 비트는 미리 설정 된 값으로 고정될 수 있고, 일반적으로 비트 값 0으로 결정될 수 있다.
극 부호 부호화부 408은 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406로부터 생성된 부호화 입력 비트 시퀀스를 입력받아 극 부호 부호화할 수 있다. 즉, 극 부호 부호화부 408은 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406로부터 생성된 부호화 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00026
입력 받아 극 부호 부호화하여 동일한 길이의 비트 시퀀스를 출력 할 수 있다. 구체적으로, 극 부호 부호화부 408은 길이
Figure 112018034093956-pat00027
의 부호화 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00028
를 극 부호의 생성 행렬 generator matrix)
Figure 112018034093956-pat00029
와 곱하여 동일한 길이
Figure 112018034093956-pat00030
의 부호화 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00031
을 생성할 수 있다. 일반적으로, 극 부호의 생성행렬
Figure 112018034093956-pat00032
는 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018034093956-pat00033
[수학식 1]에서
Figure 112018034093956-pat00034
는 생성행렬이고, 행렬
Figure 112018034093956-pat00035
이고,
Figure 112018034093956-pat00036
은 극 부호의 마더 부호의 크기이고, 위 첨자
Figure 112018034093956-pat00037
연산은
Figure 112018034093956-pat00038
회의 크로네커 제곱(Kronecker power)를 나타낸다. 예를 들어,
Figure 112018034093956-pat00039
이고,
Figure 112018034093956-pat00040
이다. 또한,
Figure 112018034093956-pat00041
은 크기
Figure 112018034093956-pat00042
비트 역-퍼뮤테이션(bit-reversal permutation) 행렬이다. 예를 들어
Figure 112018034093956-pat00043
와
Figure 112018034093956-pat00044
이 곱해져
Figure 112018034093956-pat00045
가 얻어질 수 있다. 다만, 3GPP NR을 비롯한 최근 다양한 문헌 및 시스템에서 사용되는,
Figure 112018034093956-pat00046
을 제외한 단순한 형태의 아래와 같은 생성행렬은 [수학식 2]와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018034093956-pat00047
[수학식 2]에서,
Figure 112018034093956-pat00048
는 생성행렬이고, 행렬
Figure 112018034093956-pat00049
이고,
Figure 112018034093956-pat00050
은 극 부호의 마더 부호의 크기이고, 위 첨자
Figure 112018034093956-pat00051
연산은
Figure 112018034093956-pat00052
회의 크로네커 제곱(Kronecker power)를 나타낸다. 후술하는 본 개시의 실시 예들에서, 특별한 언급이 없는 경우, 생성행렬
Figure 112018034093956-pat00053
으로 가정할 수 있다. 이와 같은 가정으로 설명된 내용은, 비트 역 퍼뮤테이션(bit-reversal permutation) 동작을 바탕으로
Figure 112018034093956-pat00054
으로 정의된 생성행렬을 사용한 극 부호로 쉽게 변경되어 설명될 수 있다. 상기 생성 행렬 곱셈은 동일한 결과를 출력할 수 있는 다양한 방법으로 구현 가능하다.
부호율 조정부(rate matcher) 410은 극 부호 부호화부 408의 출력 비트 시퀀스를 비트 시퀀스로 출력할 수 있다. 즉, 부호율 조정부 410는 극 부호 부호화부 408로부터 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00055
를 입력 받고, 전송하고자 하는 길이
Figure 112018034093956-pat00056
의 비트 시퀀스를 출력할 수 있다. i번째 (0≤i<C, C는 세그멘트의 개수) 세그멘트에 대한 전송하고자 하는 길이는 Ei이나 설명의 편의를 위하여 하나의 세그멘트에 대해서만 설명하므로 부호율 조정부 410의 출력 비트 길이는 E로 설명할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 부호화된 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00057
로부터 전송하고자 하는 길이
Figure 112018034093956-pat00058
의 비트 시퀀스를 생성하는 과정이 부호율 조정으로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 이러한 부호율 조정을 통해 얻을 수 있는 전송 비트 시퀀스는
Figure 112018034093956-pat00059
로 표현될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 부호율-조정부 408는 극 부호의 부호화 및 복호화 성능 향상을 위해 부호화 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00060
를 재배치 할 수 있다. 예를 들면, 3GPP Release-15 NR 극 부호에서 부호화 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00061
는 32개의 서브-블록(sub-block) 단위로 인터리빙되어
Figure 112018034093956-pat00062
로 재배치될 수 있다. 또한, 부호율 조정부 410은
Figure 112018034093956-pat00063
를 순환 버퍼(circular buffer)에 저장하고, 미리 설정된 비트 위치부터 순차적으로
Figure 112018034093956-pat00064
를 추출하여 길이
Figure 112018034093956-pat00065
의 코드워드 시퀀스를 생성할 수 있다.
보다 상세한 부호율 조정부 410의 동작은 다음과 같다. 일부 실시 예들에서, 코드워드의 길이
Figure 112018034093956-pat00066
가 극 부호의 마더 부호의 크기
Figure 112018034093956-pat00067
보다 큰 경우, 부호율 조정부 408는 반복(repetition) 동작을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 코드워드의 길이
Figure 112018034093956-pat00068
가 극 부호의 마더 부호의 크기
Figure 112018034093956-pat00069
보다 작은 경우, 부호율 조정부 410는 천공 (puncturing) 혹은 단축 (shortening) 중 하나의 동작을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406의 부채널 할당 과정에서, 천공 또는 단축되는 비트에 의해, 일부 부채널이 정보 비트를 위해 할당되지 않을 수 있다. 부호율 조정부 410의 단축 과정은 부호화 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00070
에서 미리 설정된 비트들이 '0'이 되도록, 극 부호의 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00071
에서 미리 설정된 비트들에 동결 비트로 매핑하는 과정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 부호율 조정부 410은 부호화 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00072
중'0'으로 미리 설정된 비트들은 전송하지 않을 수 있다. 부호율 조정부 410는 천공 과정을 통해, 부호화 입력 시퀀스 매핑부 406의 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00073
에서 미리 설정된 비트들을 천공하여 전송하지 않을 수 있다. 부호율 조정부 410은 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00074
에서 전송되지 않는 미리 설정된 비트의 위치에 기반하여, 극 부호의 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00075
에서 정보를 전달 할 수 없는 제로 용량(zero-capacity) 비트들을 동결 비트로 매핑할 수 있다.
부호율 조정부(rate matcher) 410의 출력 비트들은 세그먼트결합부 412에 입력되어 부호화된 세그멘트들을 결합하여
Figure 112018034093956-pat00076
출력 한다. 필요시 부호율 조정부의 출력 비트 시퀀스들의 결합 외에도 기 설정된 비트들, 일예로 제로 비트들,을 패딩 할 수 있다. 일 예로 B를 변조 심볼 차수의 배수를 만족하도록 하기 위해 제로 비트들이 패딩될 수 있다. 또한 상기 B값은 시스템에서 상기 정보 비트 시퀀스가 전송되는 비트의 개수로 부호율 또는 전송되는 변조 심볼의 개수에 기반하여 기 설정된 값일 수 있다.
상술한 극 부호의 부호화 과정은 필수적인 동작 위주로 설명되었으며, 시스템의 요구 조건 및 특징에 따라 과정 중 일부가 생략되거나, 별도의 동작이 추가될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 복호화를 수행하는 수신단의 기능적 구성을 도시한다. 도 5에 도시된 구성은 도 1의 수신단 120의 통신부 310의 일부로 이해될 수 있다.
도 5를 참고하면, 수신단 120은 부호율 역조정부(rate dematcher) 502, 외부 부호 기반 극 부호 복호화부(outer-code-aided SC list decoder) 504, 메시지 비트 추출부(message bit extractor) 506 및 세그먼트결합부 508을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템의 요구 조건 등에 따라 다른 장치가 추가되거나 생략될 수 있다.
본 개시에 명시적으로 개시되지 아니하였으나, 일부 실시 예들에서, 수신단 120은 복조 LLR 생성부(demodulated LLR generator)를 포함할 수 있다. 복조 LLR 생성부는 수신된 신호를 복조(demodulation)하여, 송신단으로부터 전송된 비트
Figure 112018034093956-pat00077
에 대응되는 LLR(log-likelihood ratio)을 얻을 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전송 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00078
에 대응되는 LLR 시퀀스는
Figure 112018034093956-pat00079
로 표현될 수 있다.
부호율 역조정부 502는 복조 LLR 생성부를 통해 생성된 LLR 시퀀스를 극 부호 복호화부 504에 입력하기 위해, 송신부 110에서 수행된 부호율 조정 과정을 역으로 수행한다. 즉, 부호율 역조정부 402는 길이
Figure 112018034093956-pat00080
의 LLR 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00081
를 길이
Figure 112018034093956-pat00082
의 마더 부호를 갖는 극 부호 복호화부 504에 입력하기 위해 송신부 110에서 수행된 부호율-조정의 역과정을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 송신부의 부호율 조정부 410에서 천공이 발생하는 경우, 부호율 역조정부 502는 천공이 발생한 해당 비트에 대한 LLR 값을 0으로 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 송신부의 부호율 조정부 410에서 단축이 발생하는 경우, 부호율 역조정부 502는 단축이 발생한 해당 비트에 대한 LLR 값을, 비트 값 0에 대응하는 LLR 값의 최대값으로 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 특정 비트에 대해 반복이 발생하는 경우, 부호율 역조정부 502는 대응되는 LLR 값을 모두 더하여(combining) 반복이 발생한 비트에 대한 LLR 값을 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상술한 과정을 통해 결정된 길이
Figure 112018034093956-pat00083
의 LLR 시퀀스가
Figure 112018034093956-pat00084
로 지칭될 수 있다.
외부 부호 기반 극 부호 복호화부 504는 부호율 역조정부 502를 통해 생성된 LLR 시퀀스를 극 부호의 순차적 제거(successive cancellation, SC) 기반 복호화 기법을 통해 복호화할 수 있다. 예를 들면, 외부 부호 기반 극 부호 복호화부 504는 부호율 역조정부 502를 통해 생성된 길이
Figure 112018034093956-pat00085
의 LLR 시퀀스에 대하여 극 부호의 SC-기반 복호화를 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, SC-기반 복호화 기법은 SC-리스트(SC-list, SCL), SC-스택(SC-stack, SCS) 복호화 기법을 포함할 수 있다. 후술할 본 개시의 다양한 실시 예들은 SCL 복호화를 고려하여 수행될 수 있다. 다만, 본 개시의 내용은 SCL 복호화 기법과 같은 특정 복호화 기법에 한정되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 외부 부호 기반 극 부호 복호화부 504는 연접된 외부 부호가 하나 이상인 경우, SCL 복호화 수행 중, 또는 복호화 후에 연접 외부 부호의 패리티 비트를 이용하여 SCL 복호화 성능을 향상시킬 수 있다. 일부 실시 예들에서, 외부 부호 기반 극 부호 복호화부 504는 상술한 복호화를 통해 송신부 110의 부호화 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00086
의 추정 값인
Figure 112018034093956-pat00087
를 출력할 수 있다.
메시지 비트 추출부 506은 외부 부호 기반 극 부호 복호화부 504로부터 출력된 부호화 입력 비트 시퀀스의 추정 값으로부터, 미리 결정된 위치의 메시지 비트를 추출할 수 있다. 즉, 메시지 비트 추출부 506은 추정된 부호화 입력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00088
로부터 미리 결정된 위치의 메시지 비트를 얻을 수 있다. 상술한 메시지 비트 추출부 506의 동작을 통해 추출된 메시지 비트 시퀀스는
Figure 112018034093956-pat00089
로 지칭될 수 있다.
세그먼트결합부 508은 송신부 110에서 수행된 세그멘트 과정을 역으로 수행한다. 세그먼트결합부 508은 메시지비트추출부 506로부터 출력된 미리 결정된 위치의 메시지 비트들로부터 세그멘티드된 입력 비트 시퀀스를 세그멘트 여부와 개수에 기반하여 메시지 비트 추출부 506의 출력 비트들을 결합하여 출력한다.
상술한 극 부호의 복호화 과정은 필수적인 동작 위주로 설명되었으며, 시스템의 요구 조건 및 특징에 따라 과정 중 일부가 생략되거나, 별도의 동작이 추가될 수 있다.
이하에서는 도 6을 기반으로 상기 극부호화 과정을 보다 상세히 설명하고자 한다. 도 6은 세그멘테이션을 고려한 극부호의 부호화 방법을 도시 하였다. 우선 정보 비트 시퀀스 600가 기설정된 조건에 의하여 세그멘테이션이 필요하다고 판단 될 경우
Figure 112018034093956-pat00090
개의 세그멘트들로 세그멘테이션 된다 (601). 각
Figure 112018034093956-pat00091
번째 세그멘트의 길이는
Figure 112018034093956-pat00092
로 소정의 방법에 의해 결정된다. 각
Figure 112018034093956-pat00093
번째 세그멘트는 외부부호화, 일예로 CRC 부호화 된다 (602). 외부부호화 출력 비트 시퀀스은 극부호화와 부호율 조정을 통해 극부호화 된다 (603). 극부호화된 세그멘트들은 결합(concatenation) 되어 최종 결합된 극부호화 비트 시퀀스이 생성된다 (604). 상기 결합된 극부호화 비트 시퀀스의 길이
Figure 112018034093956-pat00094
은 변조 심볼의 차수의 배수를 만족하기 위하여
Figure 112018034093956-pat00095
일 수 있으며 극 부호화 비트 시퀀스를 결합하고
Figure 112018034093956-pat00096
만큼 제로를 패딩할 수 있다. 상기
Figure 112018034093956-pat00097
는 도 4의 세그멘트 결합부의 출력 비트 시퀀스 길이 B와 동일하다. 또한 상기 E는 상기 입력 비트 시퀀스가 전송 되는 변조 심볼의 개수를 비트의 개수로 변환한 값으로 기 설정된 값일 수 있다. 예를 들어 입력 비트 시퀀스가 전송 되는 변조 심볼의 개수가 소정의 조건에 의해 기설정될 수 있다. 또 다른 예로는 기설정된 부호율을 기반으로 결정할 수 있다. 그러므로 기 설정된 E와 세그멘트의 여부와 세그멘트의 개수를 기반으로 하여 각 세그멘트의 부호화 비트 개수 Ei와 필요시 제로 패딩비트의 개수를 결정 할 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 개시하고자 하는 세그멘테이션부 402 동작인 세그멘테이션이 수행되는 조건과 세그멘트의 개수 결정 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.
우선, 도 7을 기반으로 하여 극부호의 부호화 방법 및 세그멘테이션 필요성에 대해 설명하고자 한다. 도 7에서는 극부호화기, 극부호 부호화기의 입력 비트 시퀀스 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00098
, 그리고 극부호기의 출력 비트 시퀀스
Figure 112018034093956-pat00099
를 도시하였다. 상기
Figure 112018034093956-pat00100
이 클수록 부호화 복호화 복잡도가 증가 하기 때문에
Figure 112018034093956-pat00101
의 최대값
Figure 112018034093956-pat00102
설정이 필요하다. 입력 비트 시퀀스와 출력 비트 시퀀스의 길이
Figure 112018034093956-pat00103
은 정보어 비트 시퀀스의 길이와 부호율과 코드워드 길이에 따라 기설정된 방법에 의해 결정되며, 출력 비트 시퀀스의 길이
Figure 112018034093956-pat00104
은 기설정된
Figure 112018034093956-pat00105
보다 클 수 없다. 일부 실시 예들에서, 코드워드의 길이
Figure 112018034093956-pat00106
가 극 부호의 마더 부호의 크기
Figure 112018034093956-pat00107
보다 큰 경우, 반복(repetition)이 필요하다. 반복을 할 경우 부호화 성능 이득을 얻을 수 있는 한계가 존재 하기 때문에 코드워드 길이
Figure 112018034093956-pat00108
가 클 경우 세그멘테이션을 하고 세그멘트 별로 다른 코드워드로 부호화 하여 반복하는 비트를 줄이면 성능 향상을 얻을 수 있다. 이때 입력 비트의 길이가 작을 경우 반복에 의한 성능 열화가 발생하지 않으므로 입력 비트의 길이가 작을 경우
Figure 112018034093956-pat00109
값이 크더라도 세그멘테이션 하지 않을 때 성능이 더 좋을 수 있다.
도 8은 입력 비트 길이가 1부터 550인 경우 각 부호율에 따라 세그멘테이션을 수행한 경우와 세그멘테이션을 수행하지 않은 경우에 대하여 복호화 오류 확률이 10^-2을 달성하는 required Eb/No를 도시하였다. 도 8에서 도시한 바와 같이 정보 비트 시퀀스의 길이가 특정 길이, 일 예로 360, 보다 길고 코드워드길이가 특정 길이, 일예로 1088, 보다 길 경우 세그멘테이션을 하는 것이 세그멘테이션을 하지 않는 것 대비 복호화 성능이 우세하다.
그러므로 (
Figure 112018034093956-pat00110
and
Figure 112018034093956-pat00111
)일 경우 2개의 세그멘트로 세그멘테이션 하고 각각의 세그멘트들을 CRC 부호화 및 극부호화 한다. 일예로
Figure 112018034093956-pat00112
인 3GPP Release-15 NR 에서 상기
Figure 112018034093956-pat00113
,
Figure 112018034093956-pat00114
이다.
상기에서 언급한 바와 같이 보부호의 크기
Figure 112018034093956-pat00115
이 클수록 부호화 복호화 복잡도가 증가 하기 때문에
Figure 112018034093956-pat00116
은 시스템의 성능과 복잡도를 고려하여 기설정된
Figure 112018034093956-pat00117
보다 클 수 없다. 정보 비트 길이(
Figure 112018034093956-pat00118
)와 외부 부호화의 패리티 비트 개수 일예로 CRC 비트의 개수
Figure 112018034093956-pat00119
의 합이
Figure 112018034093956-pat00120
보다 클 경우 세그멘테이션을 수행할 필요가 있다.
그외에도 시스템의 성능 향상을 위하여 다양한 세그멘테이션 기준과 세그멘트의 개수를 아래 실시예에서와 같이 설정할 수 있다.
정보 비트 시퀀스의 길이(A)와 부호어 비트의 개수(E)를 기준으로 세그멘트의 개수 C를 아래와 같이 결정 할 수 있다.
제 1 실시예
Figure 112018034093956-pat00121
while
Figure 112018034093956-pat00122
if {
Figure 112018034093956-pat00123
} or
Figure 112018034093956-pat00124
Figure 112018034093956-pat00125
end
else
Figure 112018034093956-pat00126
end
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함) 한 후의 비트 길이이다. 상기
Figure 112018034093956-pat00127
는 세그멘테이션 필요성과 세그멘트의 개수를 결정하는 정보 비트 시퀀스의 길이 관련 threshold값인
Figure 112018034093956-pat00128
와 세그멘트의 개수인 c를 입력 값으로 하는 함수이다.
Figure 112018034093956-pat00129
는 세그멘트의 개수 c에 따라 다를 수 있다. 또한 함수
Figure 112018034093956-pat00130
도 세그멘트의 개수 c에 따라 다를 수 있다. 상기
Figure 112018034093956-pat00131
는 세그멘테이션 필요성과 세그멘트의 개수를 결정하는 극부호화 비트 시퀀스의 길이 관련 threshold값인
Figure 112018034093956-pat00132
와 세그멘트의 개수인 c를 입력 값으로 하는 함수이다. 또한 함수
Figure 112018034093956-pat00133
도 세그멘트의 개수 c에 따라 다를 수 있다. 상기
Figure 112018034093956-pat00134
는 모부호의 최대 크기와 세그멘트의 개수 c를 입력 값으로 하는 함수이다. 함수
Figure 112018034093956-pat00135
도 세그멘트의 개수 c에 따라 다를 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들에 대해 설명하도록 한다. 부호어 전송 비트 개수 E는 입력 비트 시퀀스가 부호화 되어 전송 되는 변조 심볼의 개수를 기반으로 결정 되는 값으로, 상기 변조 심볼의 개수는 전송 방법에 의해 결정 될 수 있다. 일예로 입력 비트 시퀀스가 uplink control information이고 다른 uplink control information 혹은 데이터 비트와 multiplexing 될 경우 변조 심볼 매핑의 우선순위에 의해 E는 상기 Eth 비트 보다 작으나 A는 모부호의 최대 값과 CRC 부호 패리티 비트 개수 합 보다 크나 경우 세그멘테이션이 필요하다. 입력 비트 시퀀스의 길이가 모부호의 최대 길이에서 외부 부호의 패리티 비트의 개수를 제외한 길이보다 길 경우 세그멘테이션 하지 않을 경우 입력 비트의 시퀀스의 길이와 외부 부호의 패리티 비트의 합이 모 부호의 최대 길이보다 크므로 극부호화를 수행 할 수 없다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 아래와 같은 경우 세그멘테이션을 수행하도록 한다.
제 2 실시예
만약 (
Figure 112018034093956-pat00136
이고
Figure 112018034093956-pat00137
) 혹은(또는)
Figure 112018034093956-pat00138
이면 세그멘테이션을 한다. 이때 세그멘트의 개수는 2이다.
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함)한 후의 비트 길이이고 Nmax는 모부호의 최대 길이이고, nout는 외부 부호의 패리티 비트의 개수로 일예로 CRC 비트의 개수 일 수 있다. 다른 실시예로는 CRC부호와 PC 비트의 합일 수 있다. 일예로
Figure 112018034093956-pat00139
,
Figure 112018034093956-pat00140
,
Figure 112018034093956-pat00141
그리고
Figure 112018034093956-pat00142
일 경우 아래와 같은 조건에 의해 세그멘테이션 여부와 세그멘트 개수 즉 극부호어 개수를 결정한다.
(
Figure 112018034093956-pat00143
이고
Figure 112018034093956-pat00144
) 혹은(또는)
Figure 112018034093956-pat00145
이면 세그멘테이션을 한다. 이때 세그멘트의 개수는 2이다.
상기 제2 실시예에서 입력 비트 시퀀스 길이 관련
Figure 112018034093956-pat00146
은
Figure 112018034093956-pat00147
로 변경 가능하다.
Figure 112018034093956-pat00148
는 1보다 작거나 같은 수로 입력 비트 시퀀스의 길이가 최대일 때 전송 가능한 최대 부호율을 고려할 수 있다.
Figure 112018034093956-pat00149
조건이 필요한 경우는
Figure 112018034093956-pat00150
이나
Figure 112018034093956-pat00151
여서 최대 길이에서 부호율이 매우 높은 경우에 해당된다. 그러므로
Figure 112018034093956-pat00152
이나 부호율이 매우 높은 경우 입력 비트 시퀀스의 최대 길이를 한정할 수 있다.
상기 실시예에서는 세그멘트의 개수 즉 코드워드의 개수가 2인 경우에 대하여 설명하였다. 이하에서는 다양한 실시예들을 제시하고자 한다.
세그멘트 개수와 세그멘터 개수에 따라 기설정된 기준값을 기반으로 하여 세그멘트 여부 및 세그멘트의 개수를 결정하는 방법을 제시하고자 한다.
제 3 실시예
만약 (
Figure 112018034093956-pat00153
이고
Figure 112018034093956-pat00154
) 혹은(또는)
Figure 112018034093956-pat00155
이면 세그멘테이션을 한다. 이때 세그멘트의 개수는
Figure 112018034093956-pat00156
이다.
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함)한 후의 비트 길이이고 Nmax는 모부호의 최대 길이이고, nout는 외부 부호의 패리티 비트의 개수로 일예로 CRC 비트의 개수 일 수 있다. 다른 실시예로는 CRC부호와 PC 비트의 합일 수 있다.
상기 제 3실시예에서
Figure 112018034093956-pat00157
조건은 경우에 따라 예를 들어 입력 비트 시퀀스의 최대 길이가
Figure 112018034093956-pat00158
보다 짧을 경우 생략 가능하다.
보다 상세하게는 이하 제 4 실시예를 개시할 수 있다.
제 4 실시예
if
Figure 112018034093956-pat00159
number of segment
Figure 112018034093956-pat00160
else if
Figure 112018034093956-pat00161
number of segment
Figure 112018034093956-pat00162
3
else if
Figure 112018034093956-pat00163
number of segment
Figure 112018034093956-pat00164
else
number of segment
Figure 112018034093956-pat00165
1
end
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함)한 후의 비트 길이이다.
도 9는 정보 비트 시퀀스의 길이가 20비트부터 1600 비트일 경우 부호율 2/3, 1/2, 2/5, 1/3, 1/5, 1/6, 1/8에 대하여 AWGN 채널에서 BLER=10^-2을 만족시키는 SNR을 도시 하였다. 점선은 최대 세그멘트의 개수를 2로 한정하였을 경우에 대한 성능이고 실선은 최대 세그멘트의 개수를 4로 하였을 경우로 실시예 3을 사용하였을 경우이다. 도 9에서 도시한 바와 같이 정보어 길이가 길어지거나 부호율이 낮아질 경우, 즉 부호어길이가 길어질 경우, 실시예3을 사용할 때 더 낮은 SNR을 사용하여 동일한 오류 확률을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 그러므로 정보어 길이가 길어지거나 부호율이 낮아질 경우, 즉 부호어 길이가 길이질 경우, 그에 맞는 세그멘트의 개수를 결정하고 세그멘트를 실시하는 것이 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다. 상기 시스템의 성능 향상이라 함은 동일 부호율을 사용할 경우 실시예3을 사용할 경우 동일 SNR을 기준으로 더 낮은 오류 확률을 달성할 수 있으므로 더 높은 부호율을 사용할 수 있기 때문에 더 많은 정보를 보낼 수 있다. 또한 동일 부호율을 사용할 경우 동일 오류를 달성할 경우 더 낮은 SNR이 필요하기 때문에 동일 데이터를 더 넓은 영역으로 전송 할 수 있다.
제 4실시예에서 최대 모부호의 크기
Figure 112018034093956-pat00166
와 외부 부호의 패리티의 길이 (
Figure 112018034093956-pat00167
)를 고려할 경우 아래 실시예 5와 같이 세그멘트의 조건과 개수를 결정 할 수 있다.
제 5 실시예
if {
Figure 112018034093956-pat00168
or
Figure 112018034093956-pat00169
number of segment
Figure 112018034093956-pat00170
else if
Figure 112018034093956-pat00171
or
Figure 112018034093956-pat00172
number of segment
Figure 112018034093956-pat00173
3
else if
Figure 112018034093956-pat00174
or
Figure 112018034093956-pat00175
number of segment
Figure 112018034093956-pat00176
else
number of segment
Figure 112018034093956-pat00177
1
end
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함)한 후의 비트 길이이고 Nmax는 모부호의 최대 길이이고, nout는 외부 부호의 패리티 비트의 개수로 일예로 CRC 비트의 개수 일 수 있다. 다른 실시예로는 CRC부호와 PC 비트의 합일 수 있다.
세그멘트의 개수를 일반화 할 경우 아래 제 6실시예와 제 7실시예를 기반으로 세그멘테이션의 여부와 세그먼트의 개수를 결정할 수 있다.
제 6 실시예
Figure 112018034093956-pat00178
while
Figure 112018034093956-pat00179
if
Figure 112018034093956-pat00180
Figure 112018034093956-pat00181
end
else
Figure 112018034093956-pat00182
end
제 7 실시예
Figure 112018034093956-pat00183
while
Figure 112018034093956-pat00184
if {
Figure 112018034093956-pat00185
} or
Figure 112018034093956-pat00186
Figure 112018034093956-pat00187
end
else
Figure 112018034093956-pat00188
end
상기에서 A는 입력 비트 시퀀스의 길이이고, E는 극부호화 비트의 개수로 세그멘테이션이 필요할 경우 부호화 된 세그멘트들을 결합 (필요시 패딩비트 포함)한 후의 비트 길이이고 Nmax는 모부호의 최대 길이이고, nout는 외부 부호의 패리티 비트의 개수로 일예로 CRC 비트의 개수 일 수 있다. 다른 실시예로는 CRC부호와 PC 비트의 합일 수 있다.
상기 세그멘테이션 기준 및 개수를 결정하는 방법은 이하의 파라메터들 중 하나에 따라 다르게 결정 할 수 있다. 최대 모부호 크기에 따라 상기 기준점들은 다를 수 있다. 모부호의 크기에 따라 성능 열화가 발생하는 리피티션의 길이 및 리피티션의 길이와 모부호의 크기의 비율이 다르므로 최대 모부호의 크기에 따라 세그멘테이션의 여부 및 세그멘트의 개수를 결정하는 기준은 다를 수 있다. 또한 use case, service scenario, channel (PDCCH, PDSCH, PUCCH, PUSCH), 정보 비트 시퀀스의 종류 중 적어도 하나의 파라메터에 따라 상기 세그멘테이션의 여부 및 세그멘트의 개수를 결정하는 기준은 다를 수 있다. 또한 레이트 매칭 이후의 부호어 비트의 개수(도 6의 E)의 최대 값에 따라 모부호의 최대 크기 대비 필요한 리피티션의 비트의 비율이 달라질 수 있으므로 레이트 매칭 이후의 부호어 비트의 개수에 따라 세그멘테이션의 여부 및 세그멘트의 개수를 결정하는 기준은 다를 수 있다. 보다 use case, service scenario, channel (PDCCH, PDSCH, PUCCH, PUSCH), 정보 비트 시퀀스의 종류 적어도 하나의 파라메터에 따라 maximum codeword size가 다를 경우 segmentation 기준이 다를 수 있다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용하여 부호화를 수행하는 송신단의 흐름도를 도시한다. 도 10는 도 1의 송신단 110의 동작 방법을 예시한다. 후술할 도 10의 1003 내지 1008 단계는 도 4의 402 내지 412에 해당하는 장치의 동작에 각각 대응한다.
도 10를 참고하면, 1001 단계에서, 송신단은 정보 비트의 시퀀스를 입력한다.
1002 단계에서, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 결정된 세그멘테이션 여부와 세그멘트 개수를 기반으로 세그멘테이션을 수행한다.
1003 단계에서, 송신단은 각 세그멘트들에 대해 외부 부호화를 수행한다. 즉, 송신단은 ML-유사 복호기의 성능을 높이기 위해, 입력된 비트 시퀀스를 부호화할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 외부 부호화에 사용되는 외부 부호는 CRC 부호와 같은 오류 검출 부호 또는 BCH 부호 및 패리티 체크 부호와 같은 오류 정정 부호를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상술한 외부 부호화 과정은 시스템의 성능 및 종류에 따라 생략할 수 있다.
1004 단계에서, 송신단은 부호화 입력 시퀀스 매핑을 수행한다. 예를 들면, 송신단은 정보 비트의 개수, 극 부호의 부채널 특성에 기반한 특정 부채널 순서, 전송 비트의 개수 및 부호율 조정 방법 등에 기반하여 정보 비트 시퀀스를 극 부호의 부호화 입력 비트 시퀀스에 매핑할 수 있다.
1005 단계에서, 송신단은 극 부호의 부호화를 수행한다. 즉, 송신단은 정보 비트 시퀀스가 매핑된 부호화 입력 비트 시퀀스에 기반하여, 극 부호의 부호화를 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 극 부호의 부호화는 부호화 입력 비트 시퀀스와 생성 행렬을 곱함으로써 수행될 수 있다.
1006 단계에서, 송신단은 부호율 조정을 수행한다. 예를 들면, 송신단은 정보 비트의 개수와 전송 비트의 개수를 기반으로 천공, 단축 또는 반복을 수행함으로써 부호율 조정을 수행할 수 있다.
1007 단계에서, 송신단은 상기 세그멘테이션된 세그멘트들에 대하여 결합 (concatenation)을 수행한다. 세그멘테이션을 하지 않을 경우 1007단계는 수행하지 않을 수 있다.
1008 단계에서, 송신단은 데이터 전송을 수행한다. 즉, 송신단은 부호율을 조정한 비트 시퀀스를 변조하여 수신단으로 송신할 수 있다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 극 부호를 이용하여 복호화를 수행하는 수신단의 흐름도를 도시한다. 후술할 도 11의 1101 내지 1106 단계는 도 5의 502 내지 508에 해당하는 장치의 동작에 각각 대응한다. 도 11은 도 1의 수신단 120의 동작 방법을 예시한다.
도 11을 참고하면, 1101 단계에서, 수신단은 신호를 수신한다. 즉, 수신단은 송신단으로부터 채널을 통해 부호화된 신호들을 수신할 수 있다.
1102 단계에서, 수신단은 복조화를 수행한다. 일부 실시 예들에서, 수신단은 수신된 신호를 복조화 하고, 수신된 신호에 기반하여 송신단이 송신한 비트의 값이 0이었을 확률과 1이었을 확률의 로그 비율인 LLR 값을 결정할 수 있다.
1103 단계에서, 수신단은 부호율 역조정을 수행한다. 즉, 수신단은 극 부호 복호화를 수행하기 전에, 송신부에서 수행된 부호율 조정 과정을 역으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 수신단은 입력 비트의 개수와 전송 비트의 개수에 기반하여 결정된 천공, 단축, 또는 반복 기법에 따라, 관련 비트들에 대응하는 LLR 값을 결정할 수 있다.
1104 단계에서, 수신단은 극 부호 복호화를 수행한다. 예를 들면, 수신단은 부호율 역조정 과정을 통해 결정된 LLR 값에 기반한 SC 기반 복호화를 통해 부호화 입력 비트 시퀀스에 대한 추정 값을 출력할 수 있다. 일부 실시 예들에서, SC 기반 복호화 기법은 SC-리스트, SC-스택 복호화 기법을 포함할 수 있다.
1105 단계에서, 수신단은 메시지 비트 추출을 수행한다. 예를 들면, 수신단은 극 부호 복호화를 통해 출력된 부호화 입력 비트 시퀀스의 추정 값으로부터, 미리 결정된 위치의 메시지 비트를 추출할 수 있다.
1106 단계에서, 수신단은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 세그멘테이션 여부와 세그멘트의 개수를 기반으로 디세그멘테이션을 수행한다.
상술한 도 1 내지 도 11의 설명을 참고하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 패리티 체크 비트를 포함하는 연접 외부 부호를 이용하여 극 부호의 부호화 및 복호화를 수행하는 경우, 송신단 및 수신단의 부호화 및 복호화가 정의되도록 특정 파라미터를 변경할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템 또는 방송 시스템에서 신호를 전송하기 위해 전송 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    비트 시퀀스(bit sequence)를 생성하는 단계;
    상기 비트 시퀀스에 대한 코드 블록 분할(code block segmentation)의 수행 여부를 결정하는 것에 기반하여 상기 비트 시퀀스를 2 개의 세그먼트들(segments)로 분할하는 단계;
    상기 2 개의 세그먼트들을 부호화하여 부호화 된 비트(coded bit)를 생성하는 단계; 및
    상기 부호화 된 비트를 수신 장치에게 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제2 값인 360 이상이고, 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이가 제3 값인 1088 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 값은 코드의 최대 길이 및 CRC(cyclic redundancy check) 패리티 비트들의 개수에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스는 UCI(uplink control information)에 대한 것이고,
    상기 2 개의 세그먼트들은 폴라 코드(polar code)에 의해 부호화 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송 장치는 단말 또는 기지국인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 상기 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스에 대한 상기 코드 블록 분할은 상기 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이에 관계 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선 통신 시스템 또는 방송 시스템의 전송 장치에 있어서, 상기 전송 장치는,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    비트 시퀀스(bit sequence)를 생성하고,
    상기 비트 시퀀스에 대한 코드 블록 분할(code block segmentation)의 수행 여부를 결정하는 것에 기반하여 상기 비트 시퀀스를 2 개의 세그먼트들(segments)로 분할하고,
    상기 2 개의 세그먼트들을 부호화하여 부호화 된 비트(coded bit)를 생성하고,
    상기 부호화 된 비트를 수신 장치에게 전송하도록 구성되고,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,.
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제2 값인 360 이상이고, 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이가 제3 값인 1088 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 값은 코드의 최대 길이 및 CRC(cyclic redundancy check) 패리티 비트들의 개수에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스는 UCI(uplink control information)에 대한 것이고,
    상기 2 개의 세그먼트들은 폴라 코드(polar code)에 의해 부호화 되는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전송 장치는 단말 또는 기지국인 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 상기 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스에 대한 상기 코드 블록 분할은 상기 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이에 관계 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  9. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로세서를 포함하는 전송 장치에 의해 실행될 때, 상기 전송 장치가,
    비트 시퀀스(bit sequence)를 생성하고,
    상기 비트 시퀀스에 대한 코드 블록 분할(code block segmentation)의 수행 여부를 결정하는 것에 기반하여 상기 비트 시퀀스를 2 개의 세그먼트들(segments)로 분할하고,
    상기 2 개의 세그먼트들을 부호화하여 부호화 된 비트(coded bit)를 생성하고,
    상기 부호화 된 비트를 수신 장치에게 전송하도록 하는 명령어로 인코딩 되고,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 제2 값인 360 이상이고, 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이가 제3 값인 1088 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스는 상기 2 개의 세그먼트들로 분할되고,
    상기 제1 값은 코드의 최대 길이 및 CRC(cyclic redundancy check) 패리티 비트들의 개수에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스는 UCI(uplink control information)에 대한 것이고,
    상기 2 개의 세그먼트들은 폴라 코드(polar code)에 의해 부호화 되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전송 장치는 단말 또는 기지국인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 비트 시퀀스의 비트들의 개수가 상기 제1 값인 1013 이상인 경우, 상기 비트 시퀀스에 대한 상기 코드 블록 분할은 상기 레이트 매칭 출력 시퀀스의 길이에 관계 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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