WO2018151545A1 - Information transmission method and transmission device - Google Patents

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WO2018151545A1
WO2018151545A1 PCT/KR2018/001960 KR2018001960W WO2018151545A1 WO 2018151545 A1 WO2018151545 A1 WO 2018151545A1 KR 2018001960 W KR2018001960 W KR 2018001960W WO 2018151545 A1 WO2018151545 A1 WO 2018151545A1
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WO
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bits
bit
output
channel
input
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/001960
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
노광석
김봉회
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and to a method and apparatus for transmitting information.
  • M2M machine-to-machine
  • MTC machine type communication
  • smart phones tablet PCs
  • tablet PCs tablet PCs
  • Multi-antenna technology multi-base station cooperation technology, and the like are developing.
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • RAT legacy radio access technology
  • massive machine type communication for connecting a plurality of devices and objects to provide various services anytime and anywhere is one of the major issues to be considered in next-generation communication.
  • next generation radio access technology has been discussed in consideration of eMBB communication, mMTC, ultra-reliable and low latency communication (URLLC), and the like.
  • a transmitter performs rate matching on an output bit sequence of a polar code.
  • the bit order punctured for the output bit sequence and the repeated bit order are the same.
  • a method for transmitting information by a transmitter in a wireless communication system comprises: encoding a input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N; Transmitting the second output bit sequence by rate-matching the first output bit sequence if the number of transmission bits M and the mother code size N are different. Transmitting the second output bit sequence includes: if M> N, further transmitting MN bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence, wherein M ⁇ If N, then transmitting M bits other than NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence.
  • a transmitter for transmitting information in a wireless communication system includes a radio frequency (RF) unit and a processor configured to control the RF unit.
  • the processor is configured to: encode input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N; And if the number of transmit bits M and mother code size N are different, control the RF unit to rate-match the first output bit sequence to transmit a second output bit sequence.
  • the processor controls the RF unit to further transmit MN bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence if M> N, and if M ⁇ N, And control the RF unit to transmit the remaining M bits except for the NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence.
  • the specific order is a descending order of reliability of the input bit positions of the polar code, wherein the MN bits are output bits having the same index as the MN input bit positions having the highest reliability.
  • the NM bits may be output bits corresponding to the NM input bit positions with the highest reliability.
  • the specific order is an ascending order of reliability of the input bit positions of the polar code, wherein the MN bits are output bits having the same index as the MN input bit positions having the lowest reliability.
  • the NM bits may be output bits corresponding to the NM input bit positions with the lowest reliability.
  • the specific order may be ascending order from the least significant bit of the first output bit sequence.
  • the specific order may be in descending order from the most significant bit of the first output bit sequence.
  • the wireless communication signal can be efficiently transmitted / received. Accordingly, the overall throughput of the wireless communication system can be high.
  • delays / delays generated in the communication process between the user equipment and the base station may be reduced.
  • Signals can also be transmitted / received efficiently and at low error rates in wireless communication systems.
  • FIG. 1 illustrates a process of a transport block in an LTE / LTE-A system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating performing rate matching by separating the systematic and parity portions of an encoded code block.
  • FIG. 4 is a block diagram for a polar code encoder.
  • FIG. 6 illustrates N-th level channel combining for polar code.
  • FIG. 10 conceptually illustrates an iterative scheme and a puncturing scheme used in an IEEE 802.11n series system, which is a wireless communication system with an LTE / LTE-A system.
  • FIG. 11 conceptually illustrates an iterative method and a puncturing method according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the components of the transmitter 10 and the receiver 20 for carrying out the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented in a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in radio technologies such as Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) (i.e., GERAN), and the like.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (WiFi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE802-20, evolved-UTRA (E-UTRA), and the like.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • WiFi WiFi
  • WiMAX WiMAX
  • IEEE802-20 evolved-UTRA
  • UTRA is part of Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP LTE employs OFDMA in downlink (DL) and SC-FDMA in uplink (UL).
  • LTE-advanced (LTE-A) is an evolution of 3GPP LTE.
  • the present invention will be described on the assumption that the present invention is applied to a 3GPP based communication system, for example, LTE / LTE-A, NR.
  • a 3GPP based communication system for example, LTE / LTE-A, NR.
  • the technical features of the present invention are not limited thereto.
  • the following detailed description is described based on a mobile communication system corresponding to a 3GPP LTE / LTE-A / NR system, except for the matters specific to 3GPP LTE / LTE-A / NR, Applicable to any mobile communication system.
  • the expression “assuming” may mean that the subject transmitting the channel transmits the channel so as to correspond to the "assuming”.
  • the subject receiving the channel may mean that the channel is received or decoded in a form conforming to the "home", provided that the channel is transmitted to conform to the "home”.
  • the UE may be fixed or mobile, and various devices which communicate with a base station (BS) to transmit and receive user data and / or various control information belong to the same.
  • BS Base station
  • UE Terminal Equipment
  • MS Mobile Station
  • MT Mobile Terminal
  • UT User Terminal
  • SS Subscribe Station
  • wireless device PDA (Personal Digital Assistant), wireless modem
  • a BS generally refers to a fixed station communicating with the UE and / or another BS, and communicates with the UE and another BS to exchange various data and control information.
  • the BS may be referred to in other terms such as ABS (Advanced Base Station), Node-B (NB), evolved-NodeB (NB), Base Transceiver System (BTS), Access Point, and Processing Server (PS).
  • ABS Advanced Base Station
  • Node-B Node-B
  • NB evolved-NodeB
  • BTS Base Transceiver System
  • gNB Base Transceiver System
  • PS Processing Server
  • the base station of the UTRAN is called Node-B
  • the base station of the E-UTRAN is called eNB
  • gNB base station of the new radio access technology network
  • the BS is collectively referred to as eNB.
  • a node refers to a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal by communicating with a UE.
  • Various forms of eNBs may be used as nodes regardless of their names.
  • a node may be a BS, an NB, an eNB, a pico-cell eNB (PeNB), a home eNB (HeNB), a relay, a repeater, or the like.
  • the node may not be an eNB.
  • it may be a radio remote head (RRH), a radio remote unit (RRU).
  • RRH, RRU, etc. generally have a power level lower than the power level of the eNB.
  • RRH or RRU, RRH / RRU is generally connected to the eNB by a dedicated line such as an optical cable
  • RRH / RRU and eNB are generally compared to cooperative communication by eNBs connected by a wireless line.
  • cooperative communication can be performed smoothly.
  • At least one antenna is installed at one node.
  • the antenna may mean a physical antenna or may mean an antenna port, a virtual antenna, or an antenna group. Nodes are also called points.
  • a cell refers to a certain geographic area in which one or more nodes provide communication services. Therefore, in the present invention, communication with a specific cell may mean communication with an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • the downlink / uplink signal of a specific cell means a downlink / uplink signal from / to an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • the cell providing uplink / downlink communication service to the UE is particularly called a serving cell.
  • the channel state / quality of a specific cell means a channel state / quality of a channel or communication link formed between an eNB or a node providing a communication service to the specific cell and a UE.
  • a UE may transmit a downlink channel state from a specific node to a CRS (s) in which antenna port (s) of the specific node are transmitted on a Cell-specific Reference Signal (CRS) resource allocated to the specific node; / Or can be measured using the CSI-RS (s) transmitted on the Channel State Information Reference Signal (CSI-RS) resources.
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • the input information to the encoder is a transport block (TB) provided from the medium access control layer (TB), CRC additional TB obtained by adding a cyclic redundancy check (CRC) code to the TB
  • the CRC addition TB may be one CB when a TB is segmented into a plurality of code blocks, or a CRC addition CB when a CRC code is added to the CB.
  • the 3GPP-based communication system uses the concept of a cell to manage radio resources.
  • Cells associated with radio resources are distinguished from cells in a geographic area.
  • a "cell” in a geographic area may be understood as coverage in which a node can provide services using a carrier, and a "cell” of radio resources is a bandwidth (frequency) that is a frequency range configured by the carrier. bandwidth, BW).
  • Downlink coverage which is a range in which a node can transmit valid signals
  • uplink coverage which is a range in which a valid signal can be received from a UE, depends on a carrier carrying the signal, so that the coverage of the node is determined by the radio resources used by the node. It is also associated with the coverage of the "cell”.
  • the term "cell” can sometimes be used to mean coverage of a service by a node, sometimes a radio resource, and sometimes a range within which a signal using the radio resource can reach a valid strength.
  • a "cell" associated with a radio resource is defined as a combination of DL resources and UL resources, that is, a combination of a DL component carrier (CC) and a UL CC.
  • the cell may be configured with DL resources alone or with a combination of DL resources and UL resources.
  • the linkage between the carrier frequency of the DL resource (or DL CC) and the carrier frequency of the UL resource (or UL CC) is indicated by system information.
  • SIB2 System Information Block Type 2
  • the carrier frequency means a center frequency of each cell or CC.
  • a cell operating on a primary frequency is referred to as a primary cell (Pcell) or a PCC
  • a cell operating on a secondary frequency (or SCC) is referred to as a secondary cell.
  • cell, Scell) or SCC The carrier corresponding to the Pcell in downlink is called a DL primary CC (DL PCC), and the carrier corresponding to the Pcell in the uplink is called a UL primary CC (DL PCC).
  • Scell refers to a cell that can be configured after RRC (Radio Resource Control) connection establishment is made and can be used for providing additional radio resources.
  • RRC Radio Resource Control
  • the Scell may form a set of serving cells for the UE with the Pcell.
  • the carrier corresponding to the Scell in downlink is called a DL secondary CC (DL SCC)
  • the carrier corresponding to the Scell in the uplink is called a UL secondary CC (UL SCC).
  • DL SCC DL secondary CC
  • UL SCC UL secondary CC
  • the 3GPP-based communication standard provides downlink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from an upper layer and downlink corresponding to resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer.
  • Physical signals are defined.
  • a physical downlink shared channel (PDSCH), a physical broadcast channel (PBCH), a physical multicast channel (PMCH), a physical control format indicator channel (physical control format) indicator channel (PCFICH), physical downlink control channel (PDCCH) and physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH) are defined as downlink physical channels, reference signal and synchronization signal It is defined as downlink physical signals.
  • a reference signal (RS) also referred to as a pilot, refers to a signal of a predetermined special waveform known to the eNB and the UE.
  • a cell specific RS, UE- UE-specific RS, positioning RS (PRS), and channel state information RS (CSI-RS) are defined as downlink reference signals.
  • the 3GPP-based communication standard includes uplink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from an upper layer and uplink corresponding to resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer. It defines physical signals. For example, a physical uplink shared channel (PUSCH), a physical uplink control channel (PUCCH), and a physical random access channel (PRACH) are the uplink physical channels.
  • a demodulation reference signal (DMRS) for uplink control / data signals and a sounding reference signal (SRS) used for uplink channel measurement are defined.
  • Physical Downlink Control CHannel PDCCH
  • Physical Control Format Indicator CHannel PCFICH
  • PHICH Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel
  • PDSCH Physical Downlink Shared CHannel
  • DCI Downlink Control Information
  • CFI Control
  • Format Indicator / Downlink ACK / NACK (ACKnowlegement / Negative ACK) / Downlink Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink data, and also includes a physical uplink control channel (PUCCH) and a physical uplink (PUSCH).
  • Physical Random Access CHannel means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry uplink control information (UCI) / uplink data / random access signals, respectively.
  • the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH resource is referred to below:
  • the expression that the user equipment transmits the PUCCH / PUSCH / PRACH is hereinafter referred to as uplink control information / uplink on or through PUSCH / PUCCH / PRACH, respectively. It is used in the same sense as transmitting a data / random access signal, and the expression that the eNB transmits PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH is used for downlink data / control information on or through PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH, respectively. It is used in the same sense as sending it.
  • 3GPP LTE / LTE-A standard document for example, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 and 3GPP TS 36.331 and the like, and 3GPP NR standard documents, such as 3GPP TS 38.xxx.
  • 3GPP TS 38.xxx the principles of encoding and decoding using polar codes and polar codes are described in 'E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009).
  • Massive MTC which connects multiple devices and objects to provide various services anytime and anywhere, is also one of the major issues to be considered in next-generation communication.
  • a communication system design considering a service / UE that is sensitive to reliability and latency has been discussed.
  • next generation RAT considering such advanced mobile broadband communication, Massive MTC, and Ultra-Reliable and Low Latency Communication (URLLC) is being discussed.
  • URLLC Ultra-Reliable and Low Latency Communication
  • 3GPP is working on the next generation mobile communication system after EPC.
  • the technology is referred to as a new RAT (new RAT, NR) or 5G RAT.
  • NR communication systems are required to support significantly better performance than existing fourth generation (4G) systems in terms of data rate, capacity, latency, energy consumption and cost.
  • 4G fourth generation
  • NR systems need to make significant advances in the area of bandwidth, spectral, energy, signaling efficiency, and cost per bit.
  • NR needs to utilize efficient waveforms to meet these needs.
  • FIG. 1 illustrates a process of a transport block in an LTE / LTE-A system.
  • information transmitted from the transmitting end is encoded and then transmitted using a forward error correction code.
  • the receiving end demodulates the received signal and then decodes the error correcting code to restore the transmission information. In this decoding process, an error in the received signal caused by the channel is corrected.
  • Data arrives at a coding block in the behavior of up to two transport blocks per TTI per DL / UL cell.
  • the following coding steps may be applied for each transport block of a DL / UL cell:
  • Turbo codes are mainly used in the existing LTE / LTE-A system.
  • the turbo code is composed of a recursive systematic convolution encoder and an interleaver.
  • an interleaver to facilitate parallel decoding, a kind of which is quadratic polynomial permutation (QPP).
  • QPP quadratic polynomial permutation
  • Such a QPP interleaver is known to maintain good performance only for certain data block sizes.
  • the performance of the turbo code is known to be good as the data block size increases.
  • the data block having a predetermined size or more is divided into several small data blocks and encoded. A small divided data block is called a code block.
  • the code blocks generally have the same size, but due to the size limitation of the QPP interleaver, one code block of several code blocks may have a different size. Interleaving is performed to reduce the effects of burst errors that occur during transmission on a wireless channel after an error correction encoding process in units of code blocks having a predetermined interleaver size. And, it is mapped to the actual radio resource and transmitted. Since the amount of radio resources used during the actual transmission is constant, rate matching must be performed on the encoded code block in order to match them. Generally, rate matching consists of puncturing or repetition.
  • the amount of radio resources that is, the number of transmission bits that can be transmitted by the corresponding radio resource
  • the coded bit sequence i.e., the number of output bits of the encoder is N
  • M and N are different.
  • Rate matching is performed to adjust the length of the coded bit sequence to match M. If M> N, then all or some of the bits of the coded bit sequence are repeated so that the length of the rate matched sequence is equal to M. If M ⁇ N, some of the bits of the coded bit sequence are punctured so that the length of the rate matched sequence is equal to M, and the punctured bits are excluded from the transmission.
  • a rate matching process consisting of puncturing and repetition is used to adjust the code rate of data to be transmitted. do.
  • a turbo code is used as a channel code in LTE / LTE-A, a process of channel coding and rate matching each code block in a transport channel processing process as shown in FIG. 1 is illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating performing rate matching by separating the systematic and parity portions of an encoded code block.
  • the mother code rate of the LTE / LTE turbo encoder is 1/3.
  • the rate matching module comprises three so-called sub-block interleavers for the three output streams of the turbo encoder and a bit selection and pruning (realized) by a circular buffer. pruning).
  • the sub-block interleaver is based on a classic row-column interleaver with 32 rows and a length-32 intra-column permutation.
  • the bits of each of the three streams are written in a matrix of 32 columns, row-by-row (the number of rows depends on the stream size). Dummy bits are padded in front of each stream to completely fill the matrix. After column permutation bits are read from the matrix in column-by-column.
  • the circular buffer is the most important part of the rate matching module, which enables puncturing and repetition of mother code.
  • interleaved systematic bits are written to the circular buffer in sequence, with the first bit of the interleaved systematic bit streams at the beginning of the circular buffer.
  • Interleaved and interlaced parity bit streams are sequentially written to the circular buffer, putting the first bit of the stream after the last bit of the interleaved systematic bit stream.
  • Coded bits are read sequentially from any start point specified by redundancy version (RV) points in the circular buffer (depending on the code rate). If the end of the circular buffer is reached and more coded bits are needed for transmission (e.g., for code rates less than one third), the transmitter wraps around and continues from the beginning of the circular buffer. continue).
  • RV redundancy version
  • HARQ which stands for hybrid ARQ, is an error correction mechanism based on retransmission of packets detected as being in error.
  • the transmitted packet arrives after some propagation delay at the receiving device.
  • the receiver produces an ACK in the case of an error-free transmission and produces a NACK when an error is detected.
  • the ACK / NACK is produced after some processing time and sent to the transmitter, and reaches the transmitter after a propagation delay. In the case of NACK, after some processing delay at the transmitter, the desired packet will be sent again.
  • the bits read from the circular buffer and sent in each retransmission are different and depend on the location of the RV. There are four RVs (0, 1, 2, 3) that define the location of the starting point at which bits are read from the circular buffer. Referring to FIG. 3, as the number of retransmissions progresses, the RV increases, so fewer systematic bits and more parity bits are read from the circular buffer for retransmission.
  • NR currently offers better speed and coverage than 4G, operates in high frequency bands, speeds up to 1 Gb / s for dozens of connections, or speeds up to tens of Mb / s for tens of thousands of connections. It is required to do In order to meet the requirements of the NR system, the introduction of an advanced coding scheme is being discussed. Since data communication occurs in an inverted channel environment, channel coding plays an important role in achieving higher data rates for fast, error-free communication.
  • the selected channel code should have excellent block error ratio (BLER) performance over a certain range of block lengths and code rates.
  • BLER is defined as the ratio of the number of erroneous receiving blocks to the total number of blocks sent.
  • eMBB Massive IoT
  • URLLC Ultra-high reliability and low latency, such as industrial automation, driverless cars, remote surgery, and smart grids.
  • Polar code is a code that provides a new framework to solve the problems of existing channel codes and was invented by Arikan of Bikent University (see E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels, "in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009).
  • Polar codes are mathematically proven, first capacity-achieving codes with low encoding and decoding complexity. Polar code outperforms turbo code at large block lengths without any error flow.
  • channel coding using a polar code is called polar coding.
  • Polar codes are known as achieve number codes in a given binary discrete memoryless channel. This can only be done when the block size is large enough. That is, a polar code is a code that can achieve channel capacity if the code size N is infinitely large. Polar codes are less complex to encode and decode and can be successfully decoded. Polar code is a type of linear block error correcting code, and a number of recursive concatenations are the basic building blocks for polar code and the basis for code construction. A physical transformation of the channel occurs that transforms the physical channels into virtual channels, which is based on a recursive multiple concatenation. When multiple channels are multiplied and accumulated, most of the channels get better or worse, and the idea behind the polar code is to use good channels. For example, sending data at rate 1 on good channels and rate 0 on bad channels. In other words, through channel polarization, channels enter a polarized state from a normal state.
  • FIG. 4 is a block diagram for a polar code encoder.
  • W 2 denotes an entire equivalent channel obtained by combining two binary discrete memory channels (B-DMC) and W.
  • B-DMC binary discrete memory channels
  • u 1 and u 2 are binary-input source bits
  • y 1 and y 2 are output coded bits.
  • Channel combining is a process of parallel concatenating B-DMC channels.
  • Channel W 2 may achieve symmetric capacity I (W), which is the highest rate.
  • Symmetric capacity is an important parameter in the B-DMC W, which is used for the measurement of rate, and is the highest rate at which reliable communication can occur across the channel W.
  • B-DMC may be defined as follows.
  • channel polarization is the process of creating a second set of N channels ⁇ W N (i) : 1 ⁇ i ⁇ N ⁇ using N independent copies of a given B-DMC W, where the channel polarization effect is N
  • N all symmetric capacity terms ⁇ I (W N (i) ) ⁇ tend to be zero or one except for the vanishing fraction of the indices i.
  • the concept behind channel polarization in polar codes is that N copies (i.e., N transmissions) of a channel (eg, additive white Gaussian noise channel) with symmetric capacity of I (W). S) to extreme channels of close capacity of one or zero.
  • Channel polarization consists of two phases: the channel combining phase and the channel splitting phase.
  • FIG. 5 illustrates the concept of channel combining and channel splitting for channel polarization.
  • Bits passing through the in-channel cannot transmit information, so it is better to transmit frozen bits, which are meaningless bits.
  • N 2 n and n is an integer greater than or equal to 0.
  • n 1 means the first level of regression where two independent copies of W 1 combine together.
  • Combining the two copies yields channel W 2 : X 2 ⁇ Y 2 .
  • the transitional probability of this new channel W 2 can be expressed by the following equation.
  • channel W 2 Once the channel W 2 is obtained, a single copy of channel W 4 can be obtained by combining two copies of W 2 .
  • This regression can be represented by W 4 : X 4 ⁇ Y 4 with the next transition probability.
  • G N is a generator matrix of size N.
  • G 2 corresponds to the base matrix F shown in FIG. 4 (b).
  • G 4 may be represented by the following matrix.
  • x N 1 u N 1 G N.
  • x N 1 ⁇ x 1 , ..., x N ⁇
  • u N 1 ⁇ u 1 , ..., u N ⁇ .
  • each B-DMC may be expressed in a recursive form. That is, G N may be expressed by the following equation.
  • R N first expands to Basic-2. The bit-reversing interleaver may not be included in the transmitting end. The relationship of equation (6) is shown in FIG.
  • FIG. 6 illustrates N-th level channel combining for polar code.
  • Channel splitting may be expressed as a channel transition probability as shown in the following equation.
  • channels ⁇ W N (i) ⁇ are polarized in the following sense.
  • indices of I (W N (i) ) ⁇ (1- ⁇ , 1] as N goes to infinity through a power of 2
  • the fraction of i ⁇ ⁇ 1, ..., N ⁇ goes to I (W)
  • the fraction of I (W N (i) ) ⁇ [0, ⁇ ) goes to 1-I (W). Therefore, if N ⁇ ⁇ , the channels are completely noisy or are freely polarized in noise, and these channels are exactly known at the transmitting end. Thus, it is possible to fix bad channels and to send the unsolidified bits on the good channels.
  • the channel becomes a noisy or noisy channel for a specific input bit.
  • the equivalent channel capacity for a particular input bit is divided by 0 or I (W).
  • An input of a polar encoder is divided into a bit channel to which information data is mapped and a bit channel not to it.
  • input bit channels may be divided into a noiseless channel and a noise channel as the codeword of the polar code becomes infinity. Therefore, by allocating information to a noiseless bit channel, channel capacity can be obtained.
  • the reliability of the input bit channel is calculated and the data bits are allocated in that order.
  • a bit channel to which data bits are allocated is referred to as a good bit channel.
  • a good bit channel is an input bit channel to which data bits are mapped.
  • the bit channel to which data is not mapped is called a frozen bit channel, and encoding is performed by inputting a known value (eg, 0) to the frozen bit channel. Any value known to the transmitter and receiver can be mapped to the frozen bit channel.
  • a codeword bit (ie, output bit) location corresponding to an input bit location that is not assigned to an information bit may be punctured.
  • the decoding method of the polar code is a successive cancellation (SC) decoding method.
  • SC decoding is a method of obtaining a channel transition probability and calculating a likelihood ratio (LLR) for an input bit.
  • the channel transition probability may be calculated in a recursive manner by using a characteristic in which the channel combining and channel splitting processes are recursive.
  • the LLR value can also be calculated in a recursive fashion.
  • u 1 ) for the input bit u i can be obtained as follows.
  • u 1 i is divided into an odd index and an even index, It can be expressed as u 1, o i , u 1, e i .
  • the channel transition probability may be expressed as the following equations.
  • the polar decoder retrieves the information and generates an estimate u ⁇ N 1 of u N 1 with values known to the polar code (eg, received bits, frozen bits, etc.).
  • LLR is defined as follows.
  • LLR can be calculated recursively as follows.
  • LLR L (1) 1 (y i ) W (y i
  • L (1) 1 (y i ) is the soft information observed from the channel.
  • d min (C) min i ⁇ I 2 wt (i) .
  • SC List (SCL) decoding is an extension of the basic SC decoder.
  • the L decoding paths are considered simultaneously in each stage of decoding.
  • L is an integer.
  • the list-L decoding algorithm is an algorithm that simultaneously tracks L paths in the decoding process.
  • FIG. 7 illustrates the evolution of decoding paths in the List-L decoding process.
  • the number of bits to be determined is n and not all bits are frozen.
  • CRC aided SCL decoding is SCL decoding using CRC, which improves the performance of the polar code.
  • CRC assisted SCL decoding aims to detect an error-free path while checking a cyclic redundancy check (CRC) code for each path at a receiver.
  • the SCL decoder outputs candidate sequences to the CRC detector which feeds back the check result to aid in codeword determination.
  • CRC cyclic redundancy check
  • SCL decoding or CRC assisted SCL decoding is more complex than SC algorithm, but has the advantage of superior decoding performance.
  • List-X decoding algorithm for polar codes, see 'I. Tal and A. Vardy, "List decoding of polar codes," in Proc. IEEE Int. Symp. Inf. Theory, pp. 1-5, Jul. 2011 '.
  • Polar code has the disadvantage that the code design is independent of the channel, so that there is no flexibility in the mobile fading channels, and since it is a relatively recently introduced code, it is not yet mature and is only limitedly applied.
  • the polar coding proposed up to now is not defined in many applications. Accordingly, the present invention is to propose a polar coding method suitable for a wireless communication system.
  • C (W i ) is the capacity of channel W i , which corresponds to the reliability of the channels that the input bits of the polar code will experience. If the channel capacities corresponding to the input bit positions of the polar code are as shown in FIG. 8, the reliability of the input bit positions can be ranked as shown in FIG. 8. In this case, in order to transmit data at the code rate 1/2, the transmitter transmits the four bits constituting the data to four input bit positions having a high channel capacity among eight input bit positions of the polar code. Input bit positions u 4 , u 6 , u 7 and u 4 of input bit positions u 1 to u 8 of 8 ) and frozen the remaining input bit positions.
  • the generator matrix G 8 corresponding to the polar code of FIG. 8 is as follows. The generator matrix G 8 may be obtained based on Equation 6.
  • the input bit positions indicated by u 1 to u 8 in FIG. 8 correspond one-to-one to rows from the lowest row to the highest row of G 8 .
  • an input bit corresponding to u 8 affects all output coded bits.
  • the input bit corresponding to u 1 only affects y 1 (ie, x 1 ) of the output coded bits.
  • Equation 12 when the binary-input source bits u 1 to u 8 and G 8 are multiplied, a row that causes the corresponding input bit to appear in all the output bits is represented by all elements of the rows of G 8 . Lowest row [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1].
  • a row that causes the corresponding binary-input source bit to appear in only one output bit is a row where one element of the rows of G 8 is 1, that is, the row weight is 1 [1, 0, 0, 0 , 0, 0, 0, 0].
  • a row having a row weight of 2 reflects the input bits corresponding to the rows in the two output bits. Referring to FIG. 8) and (12, u 1 ⁇ u 8 corresponds one-to-one to the rows of the G 8, u 1 ⁇ input position u. 8, that is, to distinguish between the input position to the rows of the G 8 Bit indexes may be given.
  • bit indices are sequentially assigned from N to N-1, starting from the highest row having the smallest row weight, for the N input bits to G N.
  • the input position of u 1 that is, to be a bit index 0 given to the first row of the G 8
  • the input of u 8-position that is, the bits in the last row of G 8 index 7 Is given.
  • bit indices are used to indicate the input positions of the polar code, they may be allocated differently. For example, bit indexes 0 to N-1 may be allocated starting from the lowest row having the largest row weight.
  • bit indices may distinguish input or output positions of the polar code.
  • a sequence obtained by arranging in ascending or descending order of reliability of bit positions is referred to as a bit index sequence. That is, the bit index sequence indicates the reliability of the input or output bit positions of the polar code in ascending or descending order.
  • the transmitter inputs information bits into highly reliable input bits based on the input bit index sequence and performs encoding using a polar code
  • the receiving apparatus allocates information bits using the same or corresponding input bit index sequence.
  • the input bit sequence is predetermined so that the information bit (s) can be assigned to the input bit position (s) of high reliability.
  • the present invention proposes a rate matching technique utilizing the same.
  • FIG. 10 conceptually illustrates an iterative scheme and a puncturing scheme used in an IEEE 802.11n series system, which is a wireless communication system with an LTE / LTE-A system.
  • FIG. 10 conceptually illustrates the selection order of the bit (s) to be repeated for rate matching and the selection order of the bit (s) to be punctured.
  • a low density parity check (LDPC) code is used for channel coding.
  • An order in which iteration for rate matching is performed and puncturing is performed on a bit sequence coded by the LDPC code. The order is reversed as shown in FIG.
  • the end bit that is the least significant bit (LSB) among the bits of the output sequence is excluded from the transmission target.
  • the punctuation for rate matching is repeatedly transmitted from the first bit, which is the most significant bit (MSB) of bits of the output sequence. If the total amount of radio resources used for transmission of the output sequence is larger than the entire output sequence is repeated by a positive integer multiple, the output sequence is cyclically repeated from the beginning of the output sequence.
  • the present invention proposes a rate matching method in which the order of selecting the bit (s) to be repeated and the order of selecting the bit (s) to be punctured are the same.
  • FIG. 11 conceptually illustrates an iterative method and a puncturing method according to the present invention.
  • FIG. 11 conceptually illustrates the bit (s) selection order to be repeated and the bit (s) selection order to be punctured according to the present invention.
  • bit selection order for repetition and the bit selection order for puncturing the same according to the purpose of use (eg, BLER performance).
  • 11A shows puncturing in descending order from the most significant bit of the output bit sequence when puncturing is to be performed on the output bit sequence (that is, when the number of bits that can be transmitted is smaller than the number of output bits of the encoder).
  • 11B illustrates puncturing in ascending order from the least significant bit of the output bit sequence when puncturing is to be performed on an output bit sequence, and when iteration is to be performed on the output bit sequence. It illustrates a rate matching method of performing repetition in ascending order from the least significant bit.
  • 8 shows a connection between input bits included in each coded bit. Since x 8 contains only u 8 , it only affects the performance for u 8 . On the other hand, x 1 is connected to all input bits, which affects the performance of all input bits.
  • the puncturing on the output bit may have the following characteristics according to the puncturing method.
  • 8 x from punctured from the coded bit reliability to low reliability bits of the input are connected to a high input-bit is punctured sequentially.
  • the reliability order of the input bit indices is ⁇ u 8 , u 7 , x 6 , x 4 , x 5 , x 3 , x 2 , x 1 ⁇ in descending order
  • x 8 , x 7 , x 6 The puncturing may be performed in the order of x 4 , x 5 ,... That is, the input bit index sequence arranged in descending order based on the reliability may be the same as the output bit index sequence listing the order of the output bit index punctured.
  • bit index sequence according to a bit-reversal scheme such as a quasi-uniform puncturing (QUP) algorithm may be utilized as a sequence indicating an order in which output bits of a polar code are punctured.
  • Bit-reversal is an algorithm that reverses the order of the most significant bit (MSB) and the least significant bit (LSB).
  • MSB most significant bit
  • LSB least significant bit
  • the decoder of the receiving apparatus uses another coded bit even if the corresponding coded bit is not transmitted.
  • the corresponding input bits of the untransmitted coded bits may be recovered.
  • Method 2 Puncture from x 1 : This is a method of using the opposite (input bit) index order from Method 1.
  • they are punctured sequentially from coded bits connected to input bits of low reliability.
  • the input bit index sequence arranged in ascending order based on the reliability and the output bit index sequence listing the order of the output bit index punctured may be the same.
  • the output bits associated with the various input bits contain information of the various input bits coupled with them, but the input bits in the coded bits can act as interference.
  • Method 2 may puncture from coded bit (s) with high interference between input bits or from coded bit (s) with low reliability input bits. Method 2 may have the effect of lowering interference of the frozen bit with each input bit, in particular with the information bit.
  • Repeating the output bits for rate matching can also have features similar to puncturing.
  • bit-reversal scheme such as a QUP algorithm may be utilized.
  • polar code the more reliable input bits are connected to more coded bits than the lower input bits.
  • Method a repeats from the output bit (s) corresponding to the high-reliability input bit (s), thus allowing the high-reliability input bits to be recovered better, due to the iteration over the coded bits connected to the high-reliability input bits. Since the reliability of the corresponding input bit (s) can be further increased, the performance of other bits that interfere with the input bits having high reliability can be improved.
  • Method b Repeat from x 1 : This is the opposite of (a) index order.
  • index order In other words, in ascending order of reliability of the input bits, they are punctured sequentially from coded bits connected to input bits of low reliability.
  • the input bit index sequence arranged in ascending order based on the reliability may be the same as the output bit index sequence enumerating the order of repeated output bit indexes.
  • Method b may repeat from coded bit (s) with high interference between input bits or from coded bit (s) with high reliability input bits.
  • Method b may improve the overall block error ratio (BLER) by improving performance for low reliability input bits.
  • BLER block error ratio
  • Method 1 and Method a have the same or similar purpose or effect
  • Method and Method b have the same or similar purpose or effect.
  • the order of repeat bit selection and puncturing selection for rate matching in a polar code is the same.
  • the bit index is repeated or punctured from the large output bit or the bit index is repeated or punctured from the small output bit can be determined differently depending on the purpose of use.
  • N 8 in polar for code output bits x 1 ⁇ x 8 of Figure 11 (a) and the FIG. 11 (b) in the x 1 located at the left side x 8 on the right side in each position
  • the rate matching of FIG. 11 (a) is determined to be used, and when the effects according to the method 1 and the method a are required, the rate matching of FIG. Can be arranged to use.
  • the puncturing by using a circular buffer such as performing a random puncturing (e. G., Implementation complexity surface
  • the iterative order and puncturing order may be applied to rate matching (rather than the same rate matching scheme) where the iteration order and puncturing order are the same.
  • mother code size is smaller than the desired coded bit size or if the bit size coded by the encoder is smaller than the transmit bit size that can be transmitted, iteration is applied to the coded bits. If the mother code size is larger than the desired coded bit size or if the bit size coded by the encoder is larger than the transmit bit size that can be transmitted, puncturing is performed on the coded bits.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the components of the transmitter 10 and the receiver 20 for carrying out the present invention.
  • the transmitter 10 and the receiver 20 are radio frequency (RF) units 13 and 23 capable of transmitting or receiving radio signals carrying information and / or data, signals, messages, and the like, and in a wireless communication system.
  • the device is operatively connected to components such as the memory 12 and 22, the RF unit 13 and 23, and the memory 12 and 22, which store various types of information related to communication, and controls the components.
  • a processor (11, 21) configured to control the memory (12, 22) and / or the RF unit (13, 23), respectively, to perform at least one of the embodiments of the invention described above.
  • the memories 12 and 22 may store a program for processing and controlling the processors 11 and 21, and may temporarily store input / output information.
  • the memories 12 and 22 may be utilized as buffers.
  • the processors 11 and 21 typically control the overall operation of the various modules in the transmitter or receiver. In particular, the processors 11 and 21 may perform various control functions for carrying out the present invention.
  • the processors 11 and 21 may also be called controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 11 and 21 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • application specific integrated circuits ASICs
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • the firmware or software when implementing the present invention using firmware or software, may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and configured to perform the present invention.
  • the firmware or software may be provided in the processors 11 and 21 or stored in the memory 12 and 22 to be driven by the processors 11 and 21.
  • the processor 11 of the transmission apparatus 10 is predetermined from the processor 11 or a scheduler connected to the processor 11 and has a predetermined encoding and modulation on a signal and / or data to be transmitted to the outside. After performing the transmission to the RF unit 13. For example, the processor 11 converts the data sequence to be transmitted into K layers through demultiplexing, channel encoding, scrambling, and modulation.
  • the coded data string is also called a codeword and is equivalent to a transport block, which is a data block provided by the MAC layer.
  • One transport block (TB) is encoded into one codeword, and each codeword is transmitted to a receiving device in the form of one or more layers.
  • the RF unit 13 may include an oscillator for frequency upconversion.
  • the RF unit 13 may include N t transmit antennas, where N t is a positive integer of 1 or more.
  • the signal processing of the receiver 20 is the reverse of the signal processing of the transmitter 10.
  • the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a radio signal transmitted by the transmitting device 10.
  • the RF unit 23 may include N r receive antennas, and the RF unit 23 frequency down-converts each of the signals received through the receive antennas to restore the baseband signal. .
  • the RF unit 23 may include an oscillator for frequency downconversion.
  • the processor 21 may decode and demodulate a radio signal received through a reception antenna to restore data originally transmitted by the transmission apparatus 10.
  • the RF units 13, 23 have one or more antennas.
  • the antenna transmits a signal processed by the RF units 13 and 23 to the outside under the control of the processors 11 and 21, or receives a radio signal from the outside to receive the RF unit 13. , 23).
  • Antennas are also called antenna ports.
  • Each antenna may correspond to one physical antenna or may be configured by a combination of more than one physical antenna elements.
  • the signal transmitted from each antenna can no longer be decomposed by the receiver 20.
  • a reference signal (RS) transmitted in correspondence with the corresponding antenna defines the antenna as viewed from the perspective of the receiver 20, and whether the channel is a single radio channel from one physical antenna or includes the antenna.
  • RS reference signal
  • the receiver 20 enables channel estimation for the antenna. That is, the antenna is defined such that a channel carrying a symbol on the antenna can be derived from the channel through which another symbol on the same antenna is delivered.
  • the antenna In the case of an RF unit that supports a multi-input multi-output (MIMO) function for transmitting and receiving data using a plurality of antennas, two or more antennas may be connected.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the transmitter 10 may be configured to include a polar encoder according to the present invention
  • the receiver 20 may be configured to include a polar decoder according to the present invention.
  • processor 11 of transmitter 10 may be configured to perform polar encoding according to the present invention
  • processor 21 of receiver 20 is configured to perform polar decoding according to the present invention.
  • the processor 11 of the transmitter 10 may apply rate matching to the output bit sequence of the polar code, that is, the output bit sequence of the polar encoder.
  • the processor 11 may be configured to apply a direction in which repetition for rate matching is performed and a direction in which puncturing for rate matching is performed with respect to the output bit sequence.
  • the processor 11 may generate a first output bit sequence having a length N by encoding the input information using a polar code having a mother code size N.
  • the processor unit rate-matches the first output bit sequence if the number of transmission bits M and the mother code size N are different, and transmits the second output bit sequence obtained by rate matching the first input sequence. To control.
  • the second output bit sequence may correspond to a sequence in which some or all of the first output bit sequence is added to the first output bit sequence.
  • the processor 11 further transmits MN bits in a specific order of bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence, that is, in a sequence direction, when M> N.
  • the RF unit 13 can be controlled to If M ⁇ N, the second output bit sequence may correspond to a sequence in which some of the first output bit sequences are excluded. That is, if M> N, the processor 11 is configured to exclude NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence, that is, in the same direction, and to transmit the remaining M bits.
  • the RF unit 13 may be controlled.
  • the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a signal from the transmitting device 10 and transmits the signal to the processor 21 of the receiving device 20.
  • the processor 21 restores the original signal by decoding the received signal using a polar code having a mother code size N. Since the processor 21 knows the punctured bit portion and the repeated bit portion since the processor 21 knows the specific order used by the transmission apparatus 10, the processor 21 may provide information about the punctured bit portion or the repeated bit portion. It can be used to decode the received signal.
  • Embodiments of the present invention may be used in a base station or user equipment or other equipment in a wireless communication system.

Abstract

In a wireless communication system, a transmission device carries out rate matching with respect to the output bit sequence of a polar code. In the rate matching of the present invention, the order of bits to be punctured and the order of bits to be repeated with respect to the output bit sequence are the same.

Description

정보 전송 방법 및 전송장치Information transmission method and transmission device
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 정보를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system, and to a method and apparatus for transmitting information.
기기간(machine-to-machine, M2M) 통신, 기계 타입 통신(machine type communication, MTC) 등과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트 폰, 태블릿 PC(Personal Computer) 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망(cellular network)에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지 무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다. Various devices and technologies such as machine-to-machine (M2M) communication, machine type communication (MTC), smart phones, tablet PCs, and the like, which require high data transfer rates, have emerged and spread. have. Accordingly, the amount of data required to be processed in cellular networks is growing very rapidly. In order to meet this rapidly increasing data processing demand, carrier aggregation technology, cognitive radio technology, etc. to efficiently use more frequency bands, and the like, increase the data capacity transmitted within a limited frequency. Multi-antenna technology, multi-base station cooperation technology, and the like are developing.
더 많은 통신 장치가 더 큰 통신 용량을 요구함에 따라, 레거시 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 광대역(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한, 복수의 장치 및 객체(object)를 서로 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하기 위한 대규모 기계 타입 통신(massive machine type communication, mMTC)는 차세대 통신에서 고려해야 할 주요 쟁점 중 하나이다.As more communication devices require greater communication capacity, there is a need for enhanced mobile broadband (eMBB) communications over legacy radio access technology (RAT). In addition, massive machine type communication (mMTC) for connecting a plurality of devices and objects to provide various services anytime and anywhere is one of the major issues to be considered in next-generation communication.
또한, 신뢰도 및 대기 시간에 민감한 서비스/UE를 고려하여 설계될 통신 시스템에 대한 논의가 진행 중이다. 차세대(next generation) 무선 액세스 기술의 도입은 eMBB 통신, mMTC, 초 신뢰성 및 저 대기 시간 통신(ultra-reliable and low latency communication, URLLC) 등을 고려하여 논의되고 있다.In addition, there is a discussion on a communication system to be designed in consideration of a service / UE that is sensitive to reliability and latency. The introduction of next generation radio access technology has been discussed in consideration of eMBB communication, mMTC, ultra-reliable and low latency communication (URLLC), and the like.
새로운 무선 통신 기술의 도입에 따라, 기지국이 소정 자원영역에서 서비스를 제공해야 하는 UE들의 개수가 증가할 뿐만 아니라, 상기 기지국이 서비스를 제공하는 UE들과 전송/수신하는 데이터와 제어정보의 양이 증가하고 있다. 기지국이 UE(들)과의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 양은 유한하므로, 기지국이 유한한 무선 자원을 이용하여 상/하향링크 데이터 및/또는 상/하향링크 제어정보를 UE(들)로부터/에게 효율적으로 수신/전송하기 위한 새로운 방안이 요구된다. 다시 말해, 노드의 밀도가 증가 및/또는 사용자기기의 밀도가 증가함에 따라 높은 밀도의 노드들 혹은 높은 밀도의 사용자기기들을 통신에 효율적으로 이용하기 위한 방안이 요구된다. With the introduction of a new wireless communication technology, not only the number of UEs that a base station needs to provide service in a predetermined resource area increases, but also the amount of data and control information transmitted / received by UEs that provide service It is increasing. Since the amount of radio resources available for the base station to communicate with the UE (s) is finite, the base station uses finite radio resources to transmit uplink / downlink data and / or uplink / downlink control information to / from the UE (s). There is a need for a new scheme for efficient reception / transmission. In other words, as the density of nodes increases and / or the density of user devices increases, a method for efficiently using high density nodes or high density user devices for communication is required.
아울러, 기술에 발달에 따라 딜레이(delay) 혹은 지연(latency) 극복이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 딜레이/지연에 따라 성능이 중대하게 좌우되는 어플리케이션들이 증가하고 있다. 따라서 기존 시스템에서보다 딜레이/지연을 줄이기 위한 방안이 요구된다.In addition, over time, overcoming delay or delay has emerged as an important problem. Increasingly applications are critically dependent on delay / delay. Therefore, there is a need for a scheme for reducing delay / delay than in existing systems.
또한 스마트기기의 발달에 따라 적은 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신하기 위한 새로운 방안이 요구된다.In addition, according to the development of smart devices, a new method for efficiently transmitting / receiving a small amount of data or transmitting / receiving data occurring at a low frequency is required.
또한 기술의 발전에 따라 기존에 사용되지 않는 주파수 대역의 이용이 논의되고 있는데, 새로 도입되는 주파수 대역은 기존 주파수 대역과 그 특성이 상이하기 때문에 기존 통신 기술이 그대로 적용되기 어렵다. 따라서 새로이 통신에 사용되는 주파수 대역에 적합한 통신 기술의 도입이 요구된다.In addition, the use of frequency bands that are not used in the past has been discussed with the development of the technology. Since the newly introduced frequency bands are different from the existing frequency bands, it is difficult to apply existing communication technologies as they are. Therefore, it is required to introduce a communication technology suitable for the frequency band newly used for communication.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above are apparent to those skilled in the art from the following detailed description. Can be understood.
무선 통신 시스템에서 전송장치는 폴라 코드의 출력 비트 시퀀스에 대한 레이트 매칭을 수행한다. 본 발명의 레이트 매칭에서는 상기 출력 비트 시퀀스 대해 펑처링되는 비트 순서와 반복되는 비트 순서가 동일하다.In a wireless communication system, a transmitter performs rate matching on an output bit sequence of a polar code. In the rate matching of the present invention, the bit order punctured for the output bit sequence and the repeated bit order are the same.
본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 전송장치가 정보를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 입력 정보를 인코딩하여 길이 N인 제1 출력 비트 시퀀스 생성; 전송 비트 수 M과 머더 코드 크기 N이 다르면 상기 제1 출력 비트 시퀀스를 레이트-매칭하여 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하는 것을 포함한다. 상기 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하는 것은: M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스와 함께 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 비트들 중 특정 순서대로 M-N개 비트를 더 전송하는 것을 포함하고, M<N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 상기 특정 순서와 동일한 순서대로 N-M개 비트를 제외한 나머지 M개 비트들을 전송하는 것을 포함한다.In one aspect of the present invention, a method for transmitting information by a transmitter in a wireless communication system is provided. The method comprises: encoding a input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N; Transmitting the second output bit sequence by rate-matching the first output bit sequence if the number of transmission bits M and the mother code size N are different. Transmitting the second output bit sequence includes: if M> N, further transmitting MN bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence, wherein M < If N, then transmitting M bits other than NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence.
본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 정보를 전송하는 전송장치가 제공된다. 상기 전송장치는 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는: 머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 입력 정보를 인코딩하여 길이 N인 제1 출력 비트 시퀀스 생성; 전송 비트 수 M과 머더 코드 크기 N이 다르면 상기 제1 출력 비트 시퀀스를 레이트-매칭하여 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된다. 상기 프로세서는, M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스와 함께 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 비트들 중 특정 순서대로 M-N개 비트를 더 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어, 및 M<N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 상기 특정 순서와 동일한 순서대로 N-M개 비트를 제외한 나머지 M개 비트들을 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된다.In another aspect of the present invention, a transmitter for transmitting information in a wireless communication system is provided. The transmitter includes a radio frequency (RF) unit and a processor configured to control the RF unit. The processor is configured to: encode input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N; And if the number of transmit bits M and mother code size N are different, control the RF unit to rate-match the first output bit sequence to transmit a second output bit sequence. The processor controls the RF unit to further transmit MN bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence if M> N, and if M <N, And control the RF unit to transmit the remaining M bits except for the NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 내림차순이며, 상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들일 수 있다.In each aspect of the present invention, the specific order is a descending order of reliability of the input bit positions of the polar code, wherein the MN bits are output bits having the same index as the MN input bit positions having the highest reliability. The NM bits may be output bits corresponding to the NM input bit positions with the highest reliability.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 오름차순이며, 상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들일 수 있다.In each aspect of the present invention, the specific order is an ascending order of reliability of the input bit positions of the polar code, wherein the MN bits are output bits having the same index as the MN input bit positions having the lowest reliability. The NM bits may be output bits corresponding to the NM input bit positions with the lowest reliability.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 특정 순서는 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 최하위 비트부터 오름차순일 수 있다.In each aspect of the invention, the specific order may be ascending order from the least significant bit of the first output bit sequence.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 특정 순서는 제1 출력 비트 시퀀스의 최상위 비트부터 내림차순일 수 있다.In each aspect of the invention, the specific order may be in descending order from the most significant bit of the first output bit sequence.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The problem solving methods are only a part of embodiments of the present invention, and various embodiments reflecting the technical features of the present invention are based on the detailed description of the present invention described below by those skilled in the art. Can be derived and understood.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선 통신 신호가 효율적으로 전송/수신될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 전체 처리량(throughput)이 높아질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wireless communication signal can be efficiently transmitted / received. Accordingly, the overall throughput of the wireless communication system can be high.
본 발명의 일 실시예에 의하면 사용자기기와 기지국이 통신 과정에서 발생하는 딜레이/지연이 낮아질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, delays / delays generated in the communication process between the user equipment and the base station may be reduced.
또한 스마트기기의 발달에 따라 적은 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신될 수 있다.In addition, according to the development of smart devices, a small amount of data can be efficiently transmitted / received or data generated at a low frequency can be efficiently transmitted / received.
또한 무선 통신 시스템에서 신호가 효율적으로, 그리고 낮은 오류율로, 전송/수신될 수 있다.Signals can also be transmitted / received efficiently and at low error rates in wireless communication systems.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects according to the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the detailed description of the present invention. There will be.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description in order to provide a thorough understanding of the present invention, provide an embodiment of the present invention and together with the description, illustrate the technical idea of the present invention.
도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서 수송 블록(transport block)의 처리 과정을 예시한 것이다.1 illustrates a process of a transport block in an LTE / LTE-A system.
도 2는 인코딩된 코드 블록의 시스터매틱 부분과 패리티 부분을 분리하여 레이트 매칭을 수행하는 것을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating performing rate matching by separating the systematic and parity portions of an encoded code block.
도 3은 순환 버퍼의 내부(internal structure)를 도시한 것이다.3 shows the internal structure of the circular buffer.
도 4는 폴라 코드 인코더를 위한 블록도이다. 4 is a block diagram for a polar code encoder.
도 5는 채널 양극화를 위한 채널 컴바이닝과 채널 스플리팅의 개념을 예시한 것이다 5 illustrates the concept of channel combining and channel splitting for channel polarization.
도 6은 폴라 코드를 위한 N-번째 레벨 채널 컴바이닝을 예시한 것이다.6 illustrates N-th level channel combining for polar code.
도 7은 리스트-L 디코딩 과정에서 디코딩 경로(path)들의 진화(evolution)을 예시한 것이다. 7 illustrates the evolution of decoding paths during the List-L decoding process.
도 8은 폴라 코드에서 정보 비트(들)이 할당될 위치(들)을 선택하는 개념을 설명하기 위해 도시된 것이다.8 is illustrated to illustrate the concept of selecting location (s) to which information bit (s) are to be allocated in the polar code.
도 9는 본 발명에 따른 펑처링 및 정보 비트 할당을 예시한 것이다. 9 illustrates puncturing and information bit allocation in accordance with the present invention.
도 10은 LTE/LTE-A 시스템과는 무선 통신 시스템인 IEEE 802.11n 계열 시스템에서 사용되는 반복 방식 및 펑처링 방식의 개념적으로 나타낸 것이다. FIG. 10 conceptually illustrates an iterative scheme and a puncturing scheme used in an IEEE 802.11n series system, which is a wireless communication system with an LTE / LTE-A system.
도 11은 본 발명에 따른 반복 방식 및 펑처링 방식의 개념적으로 나타낸 것이다. 11 conceptually illustrates an iterative method and a puncturing method according to the present invention.
도 12는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.12 is a block diagram showing the components of the transmitter 10 and the receiver 20 for carrying out the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description, which will be given below with reference to the accompanying drawings, is intended to explain exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art appreciates that the present invention may be practiced without these specific details.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.In some instances, well-known structures and devices may be omitted or shown in block diagram form centering on the core functions of the structures and devices in order to avoid obscuring the concepts of the present invention. In addition, the same components will be described with the same reference numerals throughout the present specification.
이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multipleaccess) 시스템, FDMA(frequency division multipleaccess) 시스템, TDMA(time division multipleaccess) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multipleaccess) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multipleaccess) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multipleaccess) 시스템 등이 있다. CDMA는 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 또는 CDMA2000과 같은 무선 기술(technology)에서 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) (i.e., GERAN) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(WiFi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE802-20, E-UTRA(evolved-UTRA) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 이용하는 E-UMTS의 일부이다. 3GPP LTE는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDMA를 채택하고, 상향링크(uplink,UL)에서는 SC-FDMA를 채택하고 있다. LTE-A(LTE-advanced)는 3GPP LTE의 진화된 형태이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP 기반 통신 시스템, 예를 들어, LTE/LTE-A, NR에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE/LTE-A/NR 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE/LTE-A/NR에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동 통신 시스템에도 적용 가능하다. The techniques, devices, and systems described below can be applied to various wireless multiple access systems. Examples of multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) systems. And a multi-carrier frequency division multiple access (MC-FDMA) system. CDMA may be implemented in a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000. TDMA may be implemented in radio technologies such as Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) (i.e., GERAN), and the like. OFDMA may be implemented in wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (WiFi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE802-20, evolved-UTRA (E-UTRA), and the like. UTRA is part of Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), and 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) is part of E-UMTS using E-UTRA. 3GPP LTE employs OFDMA in downlink (DL) and SC-FDMA in uplink (UL). LTE-advanced (LTE-A) is an evolution of 3GPP LTE. For convenience of explanation, hereinafter, the present invention will be described on the assumption that the present invention is applied to a 3GPP based communication system, for example, LTE / LTE-A, NR. However, the technical features of the present invention are not limited thereto. For example, although the following detailed description is described based on a mobile communication system corresponding to a 3GPP LTE / LTE-A / NR system, except for the matters specific to 3GPP LTE / LTE-A / NR, Applicable to any mobile communication system.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 "가정한다"는 표현은 채널을 전송하는 주체가 해당 "가정"에 부합하도록 상기 채널을 전송함을 의미할 수 있다. 상기 채널을 수신하는 주체는 상기 채널이 해당 "가정"에 부합하도록 전송되었다는 전제 하에, 해당 "가정"에 부합하는 형태로 상기 채널을 수신 혹은 복호하는 것임을 의미할 수 있다. In the following embodiments of the present invention, the expression "assuming" may mean that the subject transmitting the channel transmits the channel so as to correspond to the "assuming". The subject receiving the channel may mean that the channel is received or decoded in a form conforming to the "home", provided that the channel is transmitted to conform to the "home".
본 발명에 있어서, UE는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 (Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 접속 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 특히, UTRAN의 기지국은 Node-B로, E-UTRAN의 기지국은 eNB로, 새로운 무선 접속 기술 네트워크(new radio access technology network)의 기지국은 gNB로 불린다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, BS를 eNB로 통칭한다.In the present invention, the UE may be fixed or mobile, and various devices which communicate with a base station (BS) to transmit and receive user data and / or various control information belong to the same. UE (Terminal Equipment), MS (Mobile Station), MT (Mobile Terminal), UT (User Terminal), SS (Subscribe Station), wireless device, PDA (Personal Digital Assistant), wireless modem ), A handheld device, or the like. In addition, in the present invention, a BS generally refers to a fixed station communicating with the UE and / or another BS, and communicates with the UE and another BS to exchange various data and control information. The BS may be referred to in other terms such as ABS (Advanced Base Station), Node-B (NB), evolved-NodeB (NB), Base Transceiver System (BTS), Access Point, and Processing Server (PS). In particular, the base station of the UTRAN is called Node-B, the base station of the E-UTRAN is called eNB, and the base station of the new radio access technology network is called gNB. Hereinafter, for convenience of description, the BS is collectively referred to as eNB.
본 발명에서 노드(node)라 함은 UE와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB 들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이(relay), 리피터(repeater) 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB 가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB의 전력 레벨(power level) 더욱 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU 이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB 들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU 와 eNB에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다.In the present invention, a node refers to a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal by communicating with a UE. Various forms of eNBs may be used as nodes regardless of their names. For example, a node may be a BS, an NB, an eNB, a pico-cell eNB (PeNB), a home eNB (HeNB), a relay, a repeater, or the like. Also, the node may not be an eNB. For example, it may be a radio remote head (RRH), a radio remote unit (RRU). RRH, RRU, etc. generally have a power level lower than the power level of the eNB. Since RRH or RRU, RRH / RRU) is generally connected to the eNB by a dedicated line such as an optical cable, RRH / RRU and eNB are generally compared to cooperative communication by eNBs connected by a wireless line. By cooperative communication can be performed smoothly. At least one antenna is installed at one node. The antenna may mean a physical antenna or may mean an antenna port, a virtual antenna, or an antenna group. Nodes are also called points.
본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. 3GPP 기반 통신 시스템에서, UE는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 CRS (Cell-specific Reference Signal) 자원 상에서 전송되는 CRS(들) 및/또는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다.In the present invention, a cell refers to a certain geographic area in which one or more nodes provide communication services. Therefore, in the present invention, communication with a specific cell may mean communication with an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell. In addition, the downlink / uplink signal of a specific cell means a downlink / uplink signal from / to an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell. The cell providing uplink / downlink communication service to the UE is particularly called a serving cell. In addition, the channel state / quality of a specific cell means a channel state / quality of a channel or communication link formed between an eNB or a node providing a communication service to the specific cell and a UE. In a 3GPP based communication system, a UE may transmit a downlink channel state from a specific node to a CRS (s) in which antenna port (s) of the specific node are transmitted on a Cell-specific Reference Signal (CRS) resource allocated to the specific node; / Or can be measured using the CSI-RS (s) transmitted on the Channel State Information Reference Signal (CSI-RS) resources.
본 발명에서 인코더로의 입력 정보는 매체 접속 제어(medium access control) 계층으로부터 제공되는 수송 블록(transport block, TB), TB에 순환 리던던시 체크(cyclic redundancy check, CRC) 코드가 부가되어 얻어진 CRC 부가 TB, CRC 부가 TB가 복수의 코드 블록(code block, CB)들로 세그먼트된 경우에는 한 CB, 혹은 CB에 CRC 코드가 부가되는 경우에는 CRC 부가 CB일 수 있다.In the present invention, the input information to the encoder is a transport block (TB) provided from the medium access control layer (TB), CRC additional TB obtained by adding a cyclic redundancy check (CRC) code to the TB The CRC addition TB may be one CB when a TB is segmented into a plurality of code blocks, or a CRC addition CB when a CRC code is added to the CB.
한편, 3GPP 기반 통신 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다.Meanwhile, the 3GPP-based communication system uses the concept of a cell to manage radio resources. Cells associated with radio resources are distinguished from cells in a geographic area.
지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다. A "cell" in a geographic area may be understood as coverage in which a node can provide services using a carrier, and a "cell" of radio resources is a bandwidth (frequency) that is a frequency range configured by the carrier. bandwidth, BW). Downlink coverage, which is a range in which a node can transmit valid signals, and uplink coverage, which is a range in which a valid signal can be received from a UE, depends on a carrier carrying the signal, so that the coverage of the node is determined by the radio resources used by the node. It is also associated with the coverage of the "cell". Thus, the term "cell" can sometimes be used to mean coverage of a service by a node, sometimes a radio resource, and sometimes a range within which a signal using the radio resource can reach a valid strength.
한편, 3GPP 통신 표준은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 무선 자원과 연관된 "셀"이라 함은 하향링크 자원(DL resources)와 상향링크 자원(UL resources)의 조합, 즉, DL 컴포턴트 반송파(component carrier, CC) 와 UL CC의 조합으로 정의된다. 셀은 DL 자원 단독, 또는 DL 자원과 UL 자원의 조합으로 설정될(configured) 수 있다. 반송파 집성이 지원되는 경우, DL 자원(또는, DL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency)와 UL 자원(또는, UL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 블록 타입 2(System Information Block Type2, SIB2) 링키지(linkage)에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 지시될 수 있다. 여기서, 반송파 주파수라 함은 각 셀 혹은 CC의 중심 주파수(center frequency)를 의미한다. 이하에서는 1차 주파수(primary frequency) 상에서 동작하는 셀을 1차 셀(primary cell, Pcell) 혹은 PCC로 지칭하고, 2차 주파수(Secondary frequency)(또는 SCC) 상에서 동작하는 셀을 2차 셀(secondary cell, Scell) 혹은 SCC로 칭한다. 하향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 하향링크 1차 CC(DL PCC)라고 하며, 상향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 UL 1차 CC(DL PCC)라고 한다. Scell이라 함은 RRC(Radio Resource Control) 연결 개설(connection establishment)이 이루어진 이후에 설정 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공을 위해 사용될 수 있는 셀을 의미한다. UE의 성능(capabilities)에 따라, Scell이 Pcell과 함께, 상기 UE를 위한 서빙 셀의 모음(set)을 형성할 수 있다. 하향링크에서 Scell에 대응하는 반송파는 DL 2차 CC(DL SCC)라 하며, 상향링크에서 상기 Scell에 대응하는 반송파는 UL 2차 CC(UL SCC)라 한다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 반송파 집성이 설정되지 않았거나 반송파 집성을 지원하지 않는 UE의 경우, Pcell로만 설정된 서빙 셀이 단 하나 존재한다.Meanwhile, the 3GPP communication standard uses the concept of a cell to manage radio resources. A "cell" associated with a radio resource is defined as a combination of DL resources and UL resources, that is, a combination of a DL component carrier (CC) and a UL CC. The cell may be configured with DL resources alone or with a combination of DL resources and UL resources. If carrier aggregation is supported, the linkage between the carrier frequency of the DL resource (or DL CC) and the carrier frequency of the UL resource (or UL CC) is indicated by system information. Can be. For example, a combination of DL and UL resources may be indicated by a System Information Block Type 2 (SIB2) linkage. Here, the carrier frequency means a center frequency of each cell or CC. Hereinafter, a cell operating on a primary frequency is referred to as a primary cell (Pcell) or a PCC, and a cell operating on a secondary frequency (or SCC) is referred to as a secondary cell. cell, Scell) or SCC. The carrier corresponding to the Pcell in downlink is called a DL primary CC (DL PCC), and the carrier corresponding to the Pcell in the uplink is called a UL primary CC (DL PCC). Scell refers to a cell that can be configured after RRC (Radio Resource Control) connection establishment is made and can be used for providing additional radio resources. Depending on the capabilities of the UE, the Scell may form a set of serving cells for the UE with the Pcell. The carrier corresponding to the Scell in downlink is called a DL secondary CC (DL SCC), and the carrier corresponding to the Scell in the uplink is called a UL secondary CC (UL SCC). In case of the UE that is in the RRC_CONNECTED state but the carrier aggregation is not configured or does not support the carrier aggregation, there is only one serving cell configured only for the Pcell.
3GPP 기반 통신 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 신호들을 정의된다. 예를 들어, 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH), 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH), 물리 멀티캐스트 채널(physical multicastchannel, PMCH), 물리 제어 포맷 지시자 채널(physical control format indicator channel, PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(physical hybrid ARQ indicator channel, PHICH)들이 하향링크 물리 채널들로서 정의되어 있으며, 참조 신호와 동기 신호가 하향링크 물리 신호들로서 정의되어 있다. 파일럿(pilot)이라고도 지칭되는 참조 신호(reference signal, RS)는 eNB와 UE가 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하는데, 예를 들어, 셀 특정적 RS(cell specific RS), UE-특정적 RS(UE-specific RS, UE-RS), 포지셔닝 RS(positioning RS, PRS) 및 채널 상태 정보 RS(channel state information RS, CSI-RS)가 하향링크 참조 신호로서 정의된다. 3GPP 기반 통신 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 신호들을 정의하고 있다. 예를 들어, 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH), 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH), 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)가 상향링크 물리 채널로서 정의되며, 상향링크 제어/데이터 신호를 위한 복조 참조 신호(demodulation reference signal, DMRS)와 상향링크 채널 측정에 사용되는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)가 정의된다.The 3GPP-based communication standard provides downlink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from an upper layer and downlink corresponding to resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer. Physical signals are defined. For example, a physical downlink shared channel (PDSCH), a physical broadcast channel (PBCH), a physical multicast channel (PMCH), a physical control format indicator channel (physical control format) indicator channel (PCFICH), physical downlink control channel (PDCCH) and physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH) are defined as downlink physical channels, reference signal and synchronization signal It is defined as downlink physical signals. A reference signal (RS), also referred to as a pilot, refers to a signal of a predetermined special waveform known to the eNB and the UE. For example, a cell specific RS, UE- UE-specific RS, positioning RS (PRS), and channel state information RS (CSI-RS) are defined as downlink reference signals. The 3GPP-based communication standard includes uplink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from an upper layer and uplink corresponding to resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer. It defines physical signals. For example, a physical uplink shared channel (PUSCH), a physical uplink control channel (PUCCH), and a physical random access channel (PRACH) are the uplink physical channels. A demodulation reference signal (DMRS) for uplink control / data signals and a sounding reference signal (SRS) used for uplink channel measurement are defined.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automaticretransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB 가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.In the present invention, Physical Downlink Control CHannel (PDCCH) / Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH) / PHICH (Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel) / PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) are respectively DCI (Downlink Control Information) / CFI (Control). Format Indicator) / Downlink ACK / NACK (ACKnowlegement / Negative ACK) / Downlink Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink data, and also includes a physical uplink control channel (PUCCH) and a physical uplink (PUSCH). Shared CHannel) / PRACH (Physical Random Access CHannel) means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry uplink control information (UCI) / uplink data / random access signals, respectively. PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH RE or time-frequency resource or resource element (RE) assigned to or belonging to PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH. The PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH resource is referred to below: The expression that the user equipment transmits the PUCCH / PUSCH / PRACH is hereinafter referred to as uplink control information / uplink on or through PUSCH / PUCCH / PRACH, respectively. It is used in the same sense as transmitting a data / random access signal, and the expression that the eNB transmits PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH is used for downlink data / control information on or through PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH, respectively. It is used in the same sense as sending it.
본 발명에서 사용되는 용어 및 기술 중 구체적으로 설명되지 않은 용어 및 기술에 대해서는 3GPP LTE/LTE-A 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 등과, 3GPP NR 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 38.xxx를 참조할 수 있다. 아울러, 폴라 코드와 폴라 코드를 이용한 인코딩 및 디코딩에 관한 원리는 'E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009)'를 참조할 수 있다.For terms and techniques not specifically described among the terms and techniques used in the present invention, 3GPP LTE / LTE-A standard document, for example, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 and 3GPP TS 36.331 and the like, and 3GPP NR standard documents, such as 3GPP TS 38.xxx. In addition, the principles of encoding and decoding using polar codes and polar codes are described in 'E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009).
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브(massive) MTC 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 아울러 신뢰성(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/UE를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 진보된 모바일 브로드밴드 통신, 매시브 MTC, URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있다. 현재 3GPP에서는 EPC 이후의 차세대 이동 통신 시스템에 대한 스터디를 진행 중에 있다. 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 새 RAT (new RAT, NR) 혹은 5G RAT라고 칭한다. As more communication devices require larger communication capacities, there is a need for improved mobile broadband communication as compared to conventional radio access technology (RAT). Massive MTC, which connects multiple devices and objects to provide various services anytime and anywhere, is also one of the major issues to be considered in next-generation communication. In addition, a communication system design considering a service / UE that is sensitive to reliability and latency has been discussed. The introduction of next generation RAT considering such advanced mobile broadband communication, Massive MTC, and Ultra-Reliable and Low Latency Communication (URLLC) is being discussed. Currently, 3GPP is working on the next generation mobile communication system after EPC. In the present invention, for convenience, the technology is referred to as a new RAT (new RAT, NR) or 5G RAT.
NR 통신 시스템은, 데이터 레이트, 용량(capacity), 지연(latency), 에너지 소비 및 비용 면에서, 기존 4세대(4G) 시스템보다 상당히 나은 성능을 지원할 것이 요구된다. 따라서, NR 시스템은 대역폭, 스펙트럴, 에너지, 시그널링 효율, 및 비트당 비용(cost)의 영역에서 상당한 진보를 이룰 필요가 있다. NR은 이러한 요구를 충족시키기 위해 효율적 파형(waveform)을 활용할 필요가 있다. NR communication systems are required to support significantly better performance than existing fourth generation (4G) systems in terms of data rate, capacity, latency, energy consumption and cost. Thus, NR systems need to make significant advances in the area of bandwidth, spectral, energy, signaling efficiency, and cost per bit. NR needs to utilize efficient waveforms to meet these needs.
도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서 수송 블록(transport block)의 처리 과정을 예시한 것이다.1 illustrates a process of a transport block in an LTE / LTE-A system.
채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해서 전송단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하여 부호화(coding)를 한 후 전송하게 된다. 수신단에서는 수신신호를 복조(demodulation)한 후 오류정정부호의 복호(decoding)화 과정을 거친 후 전송 정보를 복원하게 된다. 이러한 복호화 과정에서, 채널에 의해서 생긴 수신신호상의 오류를 정정하게 된다. In order to correct an error occurring in a channel at the receiving end, information transmitted from the transmitting end is encoded and then transmitted using a forward error correction code. The receiving end demodulates the received signal and then decodes the error correcting code to restore the transmission information. In this decoding process, an error in the received signal caused by the channel is corrected.
데이터가 DL/UL 셀별로 매 TTI마다 최대 2개 수송 블록의 행태로 코딩 블록에 도달한다. 다음의 코딩 단계들이 DL/UL 셀의 각 수송 블록에 대해 적용될 수 있다:Data arrives at a coding block in the behavior of up to two transport blocks per TTI per DL / UL cell. The following coding steps may be applied for each transport block of a DL / UL cell:
- 수송 블록에 CRC 부가(add);Adding CRC to the transport block;
- 코드 블록 세그멘트화(segmentation) 및 코드 블록 CRC 부착(attachment);Code block segmentation and code block CRC attachment;
- 채널 코딩;Channel coding;
- 레이트 매칭;Rate matching;
- 코드 블록 연접(concatenation).Code block concatenation.
오류정정부호는 다양한 종류가 가능하지만, 기존 LTE/LTE-A 시스템에서는 주로 터보(Turbo) 코드가 사용되었다. 터보 코드는 리커시브 시스터매틱 컨볼루션 인코더(recursive systematic convolution encoder)와 인터리버(interleaver)로 구성된다. 터보 코드의 실제 구현 시에 병렬 복호화를 용이하게 하기 위한 인터리버가 있는데 이의 일종이 QPP(quadratic polynomial permutation)이다. 이와 같은 QPP 인터리버는 특정의 데이터 블록 크기에만 좋은 성능을 유지한다고 알려져 있다. 터보 코드의 성능은 데이터 블록 크기가 증가할수록 좋은 것으로 알려져 있는데, 실제 통신 시스템에서는 실제 구현의 편리함을 위하여 일정 크기 이상의 데이터 블록의 경우 여러 개의 작은 데이터 블록으로 나누어 인코딩을 수행하게 된다. 나누어진 작은 데이터 블록을 코드 블록이라 부른다. 코드 블록은 일반적으로 같은 크기를 갖게 되지만, QPP 인터리버의 크기 제한 때문에 여러 개의 코드 블록들 중 하나의 코드 블록은 다른 크기를 가질 수도 있다. 정해진 인터리버 크기의 코드 블록 단위로 오류정정부호화 과정을 거친 후 무선 채널로 전송 시 발생하는 버스트(burst)오류의 영향을 줄이기 위해 인터리빙이 수행된다. 그리고, 실제 무선 자원에 매핑되어 전송된다. 실제 전송시 사용되는 무선 자원의 양이 일정하기 때문에 이에 맞추기 위해서는 인코딩된 코드 블록에 대하여 레이트 매칭이 수행되어야 한다. 일반적으로 레이트 매칭은 펑처링이나 반복(repetition)으로 이루어진다. 예를 들어, 무선 자원의 양, 즉, 해당 무선 자원에 의해 전송될 수 있는 전송 비트 수가 M이고, 코딩된 비트 시퀀스, 즉, 인코더의 출력 비트 수가 N이라 하면, M과 N이 다를 경우, 상기 코딩된 비트 시퀀스의 길이를 조절하여 M과 맞추기 위한 레이트 매칭이 수행된다. M>N이면, 레이트 매칭된 시퀀스의 길이가 M과 같아지도록, 코딩된 비트 시퀀스의 비트들 중 전부 혹은 일부가 반복된다. M<N이면, 레이트 매칭된 시퀀스의 길이가 M과 같아지도록, 코딩된 비트 시퀀스의 비트들 중 일부가 펑처링되며, 펑처링된 비트는 전송에서 제외된다.There are various kinds of error correction codes, but Turbo codes are mainly used in the existing LTE / LTE-A system. The turbo code is composed of a recursive systematic convolution encoder and an interleaver. In the actual implementation of the turbo code, there is an interleaver to facilitate parallel decoding, a kind of which is quadratic polynomial permutation (QPP). Such a QPP interleaver is known to maintain good performance only for certain data block sizes. The performance of the turbo code is known to be good as the data block size increases. In the actual communication system, for the convenience of the actual implementation, the data block having a predetermined size or more is divided into several small data blocks and encoded. A small divided data block is called a code block. The code blocks generally have the same size, but due to the size limitation of the QPP interleaver, one code block of several code blocks may have a different size. Interleaving is performed to reduce the effects of burst errors that occur during transmission on a wireless channel after an error correction encoding process in units of code blocks having a predetermined interleaver size. And, it is mapped to the actual radio resource and transmitted. Since the amount of radio resources used during the actual transmission is constant, rate matching must be performed on the encoded code block in order to match them. Generally, rate matching consists of puncturing or repetition. For example, if the amount of radio resources, that is, the number of transmission bits that can be transmitted by the corresponding radio resource is M, and the coded bit sequence, i.e., the number of output bits of the encoder is N, M and N are different. Rate matching is performed to adjust the length of the coded bit sequence to match M. If M> N, then all or some of the bits of the coded bit sequence are repeated so that the length of the rate matched sequence is equal to M. If M <N, some of the bits of the coded bit sequence are punctured so that the length of the rate matched sequence is equal to M, and the punctured bits are excluded from the transmission.
LTE/LTE-A 시스템에서는 특정 코드 레이트(예, 1/3)을 지니는 채널 코딩을 사용하여 전송할 데이터를 인코딩한 후, 펑처링과 반복으로 이루어진 레이트 매칭 과정을 통해 전송할 데이터의 코드 레이트를 조절하게 된다. LTE/LTE-A에서의 채널 코드로 터보 코드를 사용하였을 경우, 도 1과 같은 수송 채널 처리 과정 중 각 코드 블록을 채널 코딩 및 레이트 매칭하는 과정을 도식화 하면 도 2와 같다.In the LTE / LTE-A system, after encoding data to be transmitted by using channel coding having a specific code rate (for example, 1/3), a rate matching process consisting of puncturing and repetition is used to adjust the code rate of data to be transmitted. do. When a turbo code is used as a channel code in LTE / LTE-A, a process of channel coding and rate matching each code block in a transport channel processing process as shown in FIG. 1 is illustrated in FIG. 2.
도 2는 인코딩된 코드 블록의 시스터매틱 부분과 패리티 부분을 분리하여 레이트 매칭을 수행하는 것을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating performing rate matching by separating the systematic and parity portions of an encoded code block.
도 2에 도시된 바와 같이, LTE/LTE 터보 인코더의 머더(mother) 코드 레이트는 1/3이다. 다른 코드 레이트를 얻기 위해서는, 필요하면, 반복 혹은 펑처링이 수행되어야 하며, 이들은 레이트 매칭 모듈에 의해 행해진다. 상기 레이트 매칭 모듈은 상기 터버 인코더의 3개 출력 스트림들에 대한 3개의 소위(so-called) 서브-블록 인터리버들과, 순환(circular) 버퍼에 의해 실현(realize)되는, 비트 선택 및 프루닝(pruning) 부분(part)으로 이루어진다. 상기 서브-블록 인터리버는 32개 행들 및 길이-32 인트라-열 퍼뮤테이션을 가진 클래식 행(row)-열(column) 인터리버를 기반으로 한다. 상기 3개 스트림들 각각의 비트들은 행-by-행씩 32개 열들을 가진 행렬(행의 개수는 스트림 크기에 의존)로 적혀진다(written). 상기 행렬을 완전히 채우기 위해 더미 비트들이 각 스트림의 앞쪽에 패딩된다. 열 퍼뮤테이션 후에는 비트들이 열-by-열로 상기 행렬로부터 읽혀진다.As shown in FIG. 2, the mother code rate of the LTE / LTE turbo encoder is 1/3. To obtain other code rates, iteration or puncturing must be performed if necessary, which is done by the rate matching module. The rate matching module comprises three so-called sub-block interleavers for the three output streams of the turbo encoder and a bit selection and pruning (realized) by a circular buffer. pruning). The sub-block interleaver is based on a classic row-column interleaver with 32 rows and a length-32 intra-column permutation. The bits of each of the three streams are written in a matrix of 32 columns, row-by-row (the number of rows depends on the stream size). Dummy bits are padded in front of each stream to completely fill the matrix. After column permutation bits are read from the matrix in column-by-column.
도 3은 순환 버퍼의 내부(internal structure)를 도시한 것이다.3 shows the internal structure of the circular buffer.
순환 버퍼는 머더 코드의 펑처링 및 반복을 가능하게 하는, 레이트 매칭 모듈의 가장 중요한 부분(part)이다. 도 2를 참조하면, 인터리빙된 시스터매틱 비트들은, 상기 순환 버퍼의 시작(beginning)에 상기 인터리빙된 시스터매틱 비트 스트림들의 첫 번째 비트를 두고, 차례차례(in sequence) 상기 순환 버퍼로 적혀진다. 인터리빙 및 인터레이스된 패리티 비트 스트림들은, 상기 인터리빙된 시스터매틱 비트 스트림의 마지막 비트 다음에 해당 스트림의 첫 비트를 두고, 차례차례 상기 순환 버퍼에 적혀진다. 코딩된 비트들은 (코드 레이트에 따라) 상기 순환 버퍼 내 리던던시 버전(redundancy version, RV) 포인트들에 의해 특정되는 어떤(certain) 시작 포인트로부터 연속적으로(serially) 읽혀진다. 상기 순환 버퍼의 끝(end)에 다다르고 더 많은 코딩된 비트들이 전송을 위해 필요하면 (예, 1/3보다 작은 코드 레이트의 경우), 전송장치는 랩 어라운드 하며 상기 순환 버퍼의 시작에서 계속(continue)한다.The circular buffer is the most important part of the rate matching module, which enables puncturing and repetition of mother code. Referring to FIG. 2, interleaved systematic bits are written to the circular buffer in sequence, with the first bit of the interleaved systematic bit streams at the beginning of the circular buffer. Interleaved and interlaced parity bit streams are sequentially written to the circular buffer, putting the first bit of the stream after the last bit of the interleaved systematic bit stream. Coded bits are read sequentially from any start point specified by redundancy version (RV) points in the circular buffer (depending on the code rate). If the end of the circular buffer is reached and more coded bits are needed for transmission (e.g., for code rates less than one third), the transmitter wraps around and continues from the beginning of the circular buffer. continue).
하이브리드 ARQ를 나타내는 HARQ는 오류가 있다고 검출된 패킷들의 재전송에 기초한 오류 정정 메커니즘이다. 전송된 패킷은 수신장치에 어떤(certain) 전파(propagation) 딜레이 후에 도착한다. 상기 수신장치는 오류-없는(error-free) 전송의 경우에는 ACK을 생산(produce)며, 오류가 검출되면 NACK을 생산한다. 상기 ACK/NACK은 얼마간의 프로세싱 시간 후에 생산되어 상기 전송장치에 보내지고, 전파 딜레이 후에 상기 전송장치에 도달한다. NACK이 경우, 상기 전송장치에서 어떤 프로세싱 딜레이 후에, 원하는(desired) 패킷이 다시 보내질 것이다. 상기 순환 버퍼로부터 읽혀져 각 재전송에서 보내지는 비트들은 다르며 RV의 위치에 의존한다. 비트들이 상기 순환 버퍼로부터 읽혀지는 시작 포인트의 위치를 정의하는 4개 RV들(0, 1, 2, 3)이 있다. 도 3을 참조하면, 재전송 횟수가 진행(progressing)함에 따라 RV가 커지며 따라서 더 적은 시스터매틱 비트들과 더 많은 패리티 비트들이 재전송을 위해 순환 버퍼로부터 읽혀진다.HARQ, which stands for hybrid ARQ, is an error correction mechanism based on retransmission of packets detected as being in error. The transmitted packet arrives after some propagation delay at the receiving device. The receiver produces an ACK in the case of an error-free transmission and produces a NACK when an error is detected. The ACK / NACK is produced after some processing time and sent to the transmitter, and reaches the transmitter after a propagation delay. In the case of NACK, after some processing delay at the transmitter, the desired packet will be sent again. The bits read from the circular buffer and sent in each retransmission are different and depend on the location of the RV. There are four RVs (0, 1, 2, 3) that define the location of the starting point at which bits are read from the circular buffer. Referring to FIG. 3, as the number of retransmissions progresses, the RV increases, so fewer systematic bits and more parity bits are read from the circular buffer for retransmission.
NR은 현재 4G보다 더 나은 속도 및 커버리지를 제공하며, 높은 주파수 대역에서 동작하고, 수십 개의 연결들에 대해 1 Gb/s까지의 속도 혹은 수만 개의 연결들에 대해 수십 Mb/s까지의 속도를 제공할 것이 요구된다. 이러한 NR 시스템의 요구사항을 충족시키기 위해서는 기존 코딩 방식보다 진보된 코딩 방식의 도입이 논의되고 있다. 데이터 통신은 불완전환 채널 환경에서 일어나기 때문에, 채널 코딩은 빠르면서 오류에 자유로운 통신을 위한 보다 높은 데이터 레이트를 이루는 데 중요한 역할을 한다. 선택된 채널 코드는 특정 범위의 블록 길이들 및 코드 레이트들에서 뛰어난 블록 오류 비율(block error ratio, BLER) 성능을 가져야 한다. 여기서, BLER은 보내진 블록들의 총 개수에 대한 오류 있는(erroneous) 수신 블록들의 개수의 비로서 정의된다. NR에서는 낮은 계산 복잡도(complexity), 낮은 지연, 낮은 비용(cost) 및 더 높은 유연성(flexibility)가 코딩 방식으로 요구된다. 나아가 비트당 감소된 에너지(reduced energy per bit)와 개선된(improved) 영역 효율(efficiency)이 더 높은 데이터 레이트를 지원하기 위해 요구된다. eMBB, 매시브 IoT, URLLC 등이 NR 네트워크의 사용 예들일 것으로 여겨지고 있다. eMBB는 풍부한(rich) 미디어 어플리케이션들, 클라우드 저장소(storage) 및 어플리케이션들, 그리고 엔터테인먼트를 위한 증강 현실(augmented reality)를 가능하게 하기 위해 높은 데이터 레이트를 갖는 인터넷 접속을 커버한다. 매시브 IoT 어플리케이션들은 스마트 홈들/빌딩들, 리모트 건강 모니터링, 및 물류(logistics) 트랙킹 등을 위한 밀집한(dense) 센서 네트워크들을 포함한다. URLLC는 산업 자동화, 무인 자동차들, 리모트 수술, 및 스마트 그리드들과 같은 초-고 신뢰성 및 낮은 지연을 요구하는 중요한 어플리케이션들을 커버한다. NR currently offers better speed and coverage than 4G, operates in high frequency bands, speeds up to 1 Gb / s for dozens of connections, or speeds up to tens of Mb / s for tens of thousands of connections. It is required to do In order to meet the requirements of the NR system, the introduction of an advanced coding scheme is being discussed. Since data communication occurs in an inverted channel environment, channel coding plays an important role in achieving higher data rates for fast, error-free communication. The selected channel code should have excellent block error ratio (BLER) performance over a certain range of block lengths and code rates. Here, BLER is defined as the ratio of the number of erroneous receiving blocks to the total number of blocks sent. In NR, low computational complexity, low latency, low cost and higher flexibility are required for the coding scheme. Furthermore, reduced energy per bit and improved region efficiency are required to support higher data rates. eMBB, Massive IoT, URLLC, etc. are considered to be examples of NR networks. eMBB covers rich media applications, cloud storage and applications, and internet connections with high data rates to enable augmented reality for entertainment. Massive IoT applications include dense sensor networks for smart homes / buildings, remote health monitoring, logistics tracking, and the like. URLLC covers critical applications that require ultra-high reliability and low latency, such as industrial automation, driverless cars, remote surgery, and smart grids.
큰 블록 길이들에서 높은 용량 성능을 갖는 많은 코딩 방식들이 이용가능하지만, 이들 중 대다수가 넓은 범위의 블록 길이들 및 코드 레이트들에 걸쳐 좋은 성능을 일정하게 보여주지는 못한다. 그러나, 터보 코드, 저밀도 패리티 체크 (low density parity check, LDPC) 코드 및 폴라 코드는 넓은 범위의 코딩 레이트들 및 코드 길이들에서 기대되는(promising) BLER 성능을 보여주고 있으며, 이에 따라 NR 시스템을 위한 사용이 고려되고 있다. eMBB, 매시브 IoT 및 URLLC와 같은 다양한 경우들에 대한 요구가 증가함에 따라 터보 코드들보다 더 강한 채널 코딩 효율성을 제공하는 코딩 방식에 대한 요구가 있다. 또한, 채널이 현재 수용할 수 있는 가입자의 최대 수 면에서의 증가, 즉, 용량 면에서의 증가도 요구되고 있다. Many coding schemes with high capacity performance at large block lengths are available, but many of them do not consistently show good performance over a wide range of block lengths and code rates. However, turbo code, low density parity check (LDPC) code and polar code show BLER performance promising over a wide range of coding rates and code lengths, and thus for NR systems. Use is under consideration. As the demand for various cases such as eMBB, Massive IoT and URLLC increases, there is a need for a coding scheme that provides stronger channel coding efficiency than turbo codes. There is also a need for an increase in the maximum number of subscribers that the channel can currently accommodate, i.e. an increase in capacity.
폴라 코드는, 기존 채널 코드들의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 프레임워크를 제공하는 코드로서, Bikent 대학의 Arikan에 의해 발명되었다(참고: E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009). 폴라 코드는 낮은 인코딩 및 디코딩 복잡도를 갖는, 수학적으로 증명된, 첫 용량-수용(capacity-achieving) 코드이다. 폴라 코드는 아무런 오류 흐름이 존재하지 않으면서 큰 블록 길이들에서 터보 코드의 성능을 능가한다. 이하, 폴라 코드를 이용한 채널 코딩을 폴라 코딩이라고 칭한다. Polar code is a code that provides a new framework to solve the problems of existing channel codes and was invented by Arikan of Bikent University (see E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels, "in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, July2009). Polar codes are mathematically proven, first capacity-achieving codes with low encoding and decoding complexity. Polar code outperforms turbo code at large block lengths without any error flow. Hereinafter, channel coding using a polar code is called polar coding.
폴라 코드들은 주어진 이진 이산 무기억 채널(binary discrete memoryless channel)에서 채널 용량을 이룰(achieve) 수 코드로 알려져 있다. 이는 블록 크기가 충분히 클 때만 이루어질 수 있다. 즉, 폴라 코드는 코드의 크기 N을 무한히 크게 하면 채널 용량을 이룰 수 있는 코드이다. 폴라 코드들은 인코딩 및 디코딩의 복잡도가 적으며 성공적으로 디코딩될 수 있다. 폴라 코드는 선형 블록 오류 정정 코드의 일종이며, 회귀적인(recursive) 다수의 연접(concatenation)이 폴라 코드를 위한 기본 빌딩 블록이며, 코드 구성(code construction)을 위한 기초이다. 물리 채널들을 가상 채널들로 변환하는 채널의 물리적 변환이 일어나며, 이러한 변환은 회귀적인 다수의 연접을 기반으로 한다. 다수의 채널들이 곱해지고 누적되면, 상기 채널들의 대부분은 좋아지거나 아니면 나빠지게 되며, 폴라 코드 배후에 있는 이 아이디어는 좋은 채널들을 사용하는 것이다. 예를 들어, 좋은 채널들을 통해 레이트 1로 데이터를 보내고, 나쁜 채널들을 통해 레이트 0으로 보내는 것이다. 즉, 채널 양극화를 통해 채널들은 일반(normal) 상태로부터 양극화(polarize)된 상태로 들어가게 된다. Polar codes are known as achieve number codes in a given binary discrete memoryless channel. This can only be done when the block size is large enough. That is, a polar code is a code that can achieve channel capacity if the code size N is infinitely large. Polar codes are less complex to encode and decode and can be successfully decoded. Polar code is a type of linear block error correcting code, and a number of recursive concatenations are the basic building blocks for polar code and the basis for code construction. A physical transformation of the channel occurs that transforms the physical channels into virtual channels, which is based on a recursive multiple concatenation. When multiple channels are multiplied and accumulated, most of the channels get better or worse, and the idea behind the polar code is to use good channels. For example, sending data at rate 1 on good channels and rate 0 on bad channels. In other words, through channel polarization, channels enter a polarized state from a normal state.
도 4는 폴라 코드 인코더를 위한 블록도이다. 4 is a block diagram for a polar code encoder.
도 4(a)는 폴라 코드의 기본(base) 모듈을 나타낸 것으로, 특히 폴라 코딩을 위한 첫 번째 레벨 채널 컴바이닝을 예시한 도면이다. 도 4(a)에서 W2는 이진 이산 무기억 채널(B-DMC), W, 2개를 컴바이닝하여 얻어진 전체 등가(equivalent) 채널을 의미한다. 여기서, u1, u2는 이진-입력 소스 비트들이며, y1, y2는 출력 코딩된 비트(output coded bit)들이다. 채널 컴바이닝(channel combining)은 B-DMC 채널을 병렬적으로(parallel) 연접하는 과정이다.4 (a) shows a base module of polar code, and in particular, illustrates a first level channel combining for polar coding. In FIG. 4 (a), W 2 denotes an entire equivalent channel obtained by combining two binary discrete memory channels (B-DMC) and W. Where u 1 and u 2 are binary-input source bits and y 1 and y 2 are output coded bits. Channel combining is a process of parallel concatenating B-DMC channels.
도 4(b)은 상기 기본 모듈에 대한 기본 행렬 F를 나타낸 것으로, 기본 행렬 F로의 이진-입력 소스 비트들 u1, u2과 해당 출력 x1, x2는 다음의 관계를 갖는다.4 (b) shows a base matrix F for the base module, wherein the binary-input source bits u 1 , u 2 and corresponding outputs x 1 , x 2 into the base matrix F have the following relationship.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000001
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채널 W2는 최고 레이트인 대칭 용량 I(W)를 이룰 수 있다. B-DMC W에서 대칭 용량은 중요한 파라미터로서, 상기 대칭 용량은 레이트의 측정을 위해 사용되며, 신뢰할 수 있는 통신이 상기 채널 W를 걸쳐 일어날 수 있는 최고 레이트이다. B-DMC는 다음과 같이 정의될 수 있다.Channel W 2 may achieve symmetric capacity I (W), which is the highest rate. Symmetric capacity is an important parameter in the B-DMC W, which is used for the measurement of rate, and is the highest rate at which reliable communication can occur across the channel W. B-DMC may be defined as follows.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000002
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주어진 B-DMC W의 N개 독립(independent) 카피들로부터 N개 이진 입력 채널들의 두 번째 세트를 합성(synthesize) 혹은 생성(create)하는 것이 가능하며, 상기 채널들은 속성(property)들 {WN (i): 1≤i≤N}을 갖는다. N이 커지면, 채널들의 일부는 1에 가까운 용량을 갖는 채널이 되고, 나머지는 0에 가까운 용량을 갖는 채널이 되는 경향이 있다. 이를 채널 양극화(polarization)라고 한다. 다시 말해 채널 양극화는 주어진 B-DMC W의 N개 독립 카피들을 사용하여 두 번째 세트의 N개 채널들 {WN (i): 1≤i≤N}을 생성하는 프로세스이며, 채널 양극화 효과는 N이 커지면 모든 대칭 용량 항들(terms) {I(WN (i))}이 인덱스들 i의 사라지는(vanishing) 부분(fraction)을 제외하고 모두 0 또는 1이 되는 경향을 의미한다. 다시 말해, 폴라 코드들에서 채널 양극화 뒤에 있는 개념은 I(W)의 대칭적(symmetric) 용량을 갖는 채널(예, additive white Gaussian noise channel)의 N개 카피(copy)들(즉, N개 전송들)을 1 또는 0에 가까운(close) 용량의 극단적(extreme) 채널들로 변환(transform)하는 것이다. N개의 채널들 중에서 I(W) 부분(fraction)은 완벽한(perfect) 채널들이 될 것이고 1-I(W) 부분은 완전히 잡음 채널들이 될 것이다. 그리고 나서 정보 비트들은 좋은 채널들을 통해서만 보내지고, 다른 채널들로의 입력들은 1 또는 0으로 프로즌된다. 채널 양극화의 양은 블록 길이와 함께 증가한다. 채널 양극화는 2가지 국면(phase)로 구성된다: 채널 컴바이닝 국면 및 채널 스플리팅 국면. It is possible to synthesize or create a second set of N binary input channels from N independent copies of a given B-DMC W, wherein the channels have properties {W N (i) : 1 ≦ i ≦ N}. If N becomes large, some of the channels tend to be channels having a capacity close to one, and others are channels having a capacity close to zero. This is called channel polarization. In other words, channel polarization is the process of creating a second set of N channels {W N (i) : 1≤i≤N} using N independent copies of a given B-DMC W, where the channel polarization effect is N This increase means that all symmetric capacity terms {I (W N (i) )} tend to be zero or one except for the vanishing fraction of the indices i. In other words, the concept behind channel polarization in polar codes is that N copies (i.e., N transmissions) of a channel (eg, additive white Gaussian noise channel) with symmetric capacity of I (W). S) to extreme channels of close capacity of one or zero. Of the N channels, the I (W) fraction will be perfect channels and the 1-I (W) portion will be completely noisy channels. Then the information bits are sent only through good channels, and inputs to other channels are frozen to 1 or 0. The amount of channel polarization increases with block length. Channel polarization consists of two phases: the channel combining phase and the channel splitting phase.
도 5는 채널 양극화를 위한 채널 컴바이닝과 채널 스플리팅의 개념을 예시한 것이다. 도 5에 예시된 바와 같이 원본 채널 W의 N개 카피들을 적절히 컴바이닝하여 벡터 채널 Wvec을 만든 후 양극화된 새로운 채널들로 스플리팅하면, 충분히 큰 N의 경우, 상기 양극화된 새로운 채널들은 각각 채널 용량 C(W)=1과 C(W)=0으로 구분된다. 이 경우, 채널 용량 C(W))=1인 채널을 통과하는 비트는 오류 없이 전송 가능하므로 채널 용량 C(W)=1인 채널로는 정보 비트를 전송하고, 채널 용량 C(W)=1인 채널을 통과하는 비트는 정보 전송이 불가능하므로 의미 없는 비트인 프로즌 비트를 전송하는 것이 좋다.5 illustrates the concept of channel combining and channel splitting for channel polarization. As illustrated in FIG. 5, when N copies of the original channel W are properly combined to form a vector channel W vec and then split into polarized new channels, in case of sufficiently large N, the polarized new channels are respectively Channel capacity C (W) = 1 and C (W) = 0 is divided. In this case, the bits passing through the channel with channel capacity C (W)) = 1 can be transmitted without error, so the information bits are transmitted to the channel with channel capacity C (W) = 1, and the channel capacity C (W) = 1. Bits passing through the in-channel cannot transmit information, so it is better to transmit frozen bits, which are meaningless bits.
도 5를 참조하면, 주어진 B-DMC W의 카피들을 회귀적 방식으로 컴바이닝하여, WN: XN→YN에 의해 주어지는 벡터 채널 Wvec이 출력될 수 있다. 여기서 N=2n이며 n은 0보다 크거나 같은 정수이다. 회귀(recursion)은 항상 0번째 레벨에서 시작하며, W1 = W이다. n=1은 W1의 2개 독립 카피들이 함께 컴바이닝하는 첫 번째 레벨의 회귀를 의미한다. 상기 2개 카피들을 컴바이닝하면 채널 W2: X2→Y2이 얻어진다. 이 새로운 채널 W2의 전이 확률(transitional probability)은 다음 식에 의해 표현될 수 있다.Referring to FIG. 5, by combining the copies of a given B-DMC W in a recursive manner, the vector channel W vec given by W N : X N → Y N may be output. Where N = 2 n and n is an integer greater than or equal to 0. Recursion always starts at the 0th level, where W 1 = W. n = 1 means the first level of regression where two independent copies of W 1 combine together. Combining the two copies yields channel W 2 : X 2 → Y 2 . The transitional probability of this new channel W 2 can be expressed by the following equation.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000003
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상기 채널 W2이 얻어지면, W2의 2개 카피들을 컴바이닝하여 채널 W4의 단일 카피가 얻어질 수 있다. 이러한 회귀는 다음 전이 확률을 갖는 W4: X4→Y4에 의해 표현될 수 있다.Once the channel W 2 is obtained, a single copy of channel W 4 can be obtained by combining two copies of W 2 . This regression can be represented by W 4 : X 4 → Y 4 with the next transition probability.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000004
Figure PCTKR2018001960-appb-M000004
도 5에서 GN은 크기 N인 생성기 행렬이다. G2는 도 4(b)에 도시된 기본 행렬 F에 해당한다. G4는 다음 행렬로 표현될 수 있다.In FIG. 5, G N is a generator matrix of size N. G 2 corresponds to the base matrix F shown in FIG. 4 (b). G 4 may be represented by the following matrix.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000005
Figure PCTKR2018001960-appb-M000005
여기서 ⓧ는 Kronecker 곱(product)이며, 모든 n1에 대해 Aⓧn = AⓧAⓧ(n- 1)이고, Aⓧ0 = 1이다.Where ⓧ is the Kronecker product, A ⓧn = AⓧA ⓧ (n- 1) , and A ⓧ0 = 1 for all n1.
도 5(b)의 GN으로의 입력 uN 1과 출력 xN 1의 관계는 xN 1 = uN 1GN로 표현될 수 있다. 여기서 xN 1 = {x1, ..., xN}, uN 1 = {u1, ..., uN}이다. The relationship between the input u N 1 and the output x N 1 to G N in FIG. 5B may be represented by x N 1 = u N 1 G N. Where x N 1 = {x 1 , ..., x N }, u N 1 = {u 1 , ..., u N }.
N개의 B-DMC들을 컴바이닝할 때, 각각의 B-DMC는 회귀적인 형태로 표현될 수 있다. 즉, GN은 다음 수학식으로 표현될 수 있다.When combining N B-DMCs, each B-DMC may be expressed in a recursive form. That is, G N may be expressed by the following equation.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000006
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여기서, N=2n, n1이고, Fⓧn = FⓧFⓧ(n- 1)이며, Fⓧ0 = 1이다. BN은 비트-리버설로서 알려진 퍼뮤테이션 행렬이며, BN = RN(I2ⓧBN / 2)로서 회귀적으로(recursively) 산출(compute)될 수 있다. I2는 2-차원(2-dimnsional) 단위(identity) 행렬이고, 이 회귀(recursion)는 B2=I2로 초기화된다. RN은 비트-리버설 인터리버이며, 입력 sN 1 = {s1, ..., sN}을 출력 xN 1 = {s1, s3,..., sN -1, s2, ..., sN}로 매핑하는 데 사용된다. RN은 먼저 기본-2 확장. 비트-리버설 인터리버는 전송단에 포함되지 않을 수도 있다. 수학식 6의 관계가 도 6에 도시된다. Here, N = 2n , n1, Fⓧn = FⓧFⓧ (n- 1) , and Fⓧ0 = 1. B N is a permutation matrix known as bit-reversal and can be recursively computed as B N = R N (I 2 ⓧB N / 2 ). I 2 is a 2-dimensional identity matrix, and this recursion is initialized to B 2 = I 2 . R N is a bit-reversal interleaver and outputs input s N 1 = {s 1 , ..., s N } x N 1 = {s 1 , s 3 , ..., s N -1 , s 2 , ..., s N } is used to map. R N first expands to Basic-2. The bit-reversing interleaver may not be included in the transmitting end. The relationship of equation (6) is shown in FIG.
도 6은 폴라 코드를 위한 N-번째 레벨 채널 컴바이닝을 예시한 것이다. 6 illustrates N-th level channel combining for polar code.
N개의 B-DMC W을 컴바이닝한 후 특정 입력에 대한 등가 채널(equivalent channel)을 정의하는 과정을 채널 스플리팅이라고 한다. 채널 스플리팅은 다음 수학과 같은 채널 전이 확률(channel transition probability)로 표현될 수 있다.The process of defining an equivalent channel for a specific input after combining the N B-DMCs W is called channel splitting. Channel splitting may be expressed as a channel transition probability as shown in the following equation.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000007
Figure PCTKR2018001960-appb-M000007
채널 양극화는 다음과 같은 특성을 갖는다:Channel polarization has the following characteristics:
> Conservation: C(W-) + C(W+) = 2C(W), > Conservation: C (W -) + C (W +) = 2C (W),
> Extremization: C(W-) C(W) C(W+).> Extremization: C (W ) C (W) C (W + ).
채널 컴바이닝과 채널 스플리팅을 거친 경우 다음과 같은 정리(theorem)를 얻을 수 있다.After channel combining and channel splitting, the following theorem can be obtained.
* 정리(theorem): 임의(any) B-DMC W에 대해, 채널들 {WN (i)}은 다음과 같은 의미에서 양극화된다. 임의의 고정된 δ∈{0,1}에 대해, 2의 거듭제곱(power)을 통해 N이 무한대로 감에 따라, I(WN (i))∈(1-δ,1]인 인덱스들 i∈{1,...,N}의 부분(fraction)은 I(W)로 가며, I(WN (i))∈[0,δ)인 부분은 1-I(W)로 간다. 그러므로, N→∞면, 채널들은 완벽히 잡음이거나 아니면 잡음에 자유롭게 양극화되며, 이러한 채널들을 전송단에서 정확히 알 수 있다. 따라서, 나쁜 채널들을 고정하고 고딩되지 않은 비트들을 좋은 채널들 상에서 전송할 수 있다.* Theorem: For any B-DMC W, channels {W N (i) } are polarized in the following sense. For any fixed δ∈ {0,1}, indices of I (W N (i) ) ∈ (1-δ, 1] as N goes to infinity through a power of 2 The fraction of i∈ {1, ..., N} goes to I (W), and the fraction of I (W N (i) ) ∈ [0, δ) goes to 1-I (W). Therefore, if N → ∞, the channels are completely noisy or are freely polarized in noise, and these channels are exactly known at the transmitting end. Thus, it is possible to fix bad channels and to send the unsolidified bits on the good channels.
즉, 폴라 코드의 크기 N이 무한대가 되면, 채널은 특정 입력 비트(input bit)에 대해 잡음이 많거나 잡음이 없는 채널이 된다. 이는 특정 입력 비트에 대한 등가 채널의 용량이 0 또는 I(W)로 구분되는 것과 같은 의미이다.That is, when the size N of the polar code becomes infinity, the channel becomes a noisy or noisy channel for a specific input bit. This means that the equivalent channel capacity for a particular input bit is divided by 0 or I (W).
폴라 인코더(polar encoder)의 입력(input)은 정보 데이터가 맵핑되는 비트 채널과 그렇지 않은 비트 채널로 구분된다. 앞서 설명한 바와 같이 폴라 코드의 이론에 따르면 폴라 코드의 코드워드가 무한대(infinity)로 갈수록 입력 비트 채널들이 잡음 없는 채널과 잡음 채널로 구분될 수 있다. 따라서, 잡음 없는 비트 채널에 정보를 할당하면, 채널 용량을 얻을 수 있다. 그러나, 실제로는 무한 길이의 코드워드를 구성할 수 없기 때문에 입력 비트 채널의 신뢰도를 계산하여 그 순서대로 데이터 비트를 할당한다. 본 발명에서 데이터 비트가 할당되는 비트 채널은 좋은 비트 채널이라고 칭한다. 좋은 비트 채널은 데이터 비트가 매핑되는 입력 비트 채널이라고 할 수 있다. 그리고, 데이터가 맵핑되지 않는 비트 채널을 프로즌 비트 채널이라 칭하고, 프로즌 비트 채널에는 알려진 값(예, 0)을 입력하여 인코딩이 수행된다. 전송단과 수신단에서 알고 있는 값이면 아무 값이나 프로즌 비트 채널에 매핑될 수 있다. 펑처링 또는 반복을 수행할 때, 좋은 비트 채널에 대한 정보가 활용될 수 있다. 예를 들어, 정보 비트에 할당되지 않는 입력 비트 위치에 해당되는 코드워드 비트(즉, 출력 비트) 위치가 펑처링될 수 있다. An input of a polar encoder is divided into a bit channel to which information data is mapped and a bit channel not to it. As described above, according to the theory of polar codes, input bit channels may be divided into a noiseless channel and a noise channel as the codeword of the polar code becomes infinity. Therefore, by allocating information to a noiseless bit channel, channel capacity can be obtained. However, since it is impossible to construct an infinite length codeword, the reliability of the input bit channel is calculated and the data bits are allocated in that order. In the present invention, a bit channel to which data bits are allocated is referred to as a good bit channel. A good bit channel is an input bit channel to which data bits are mapped. The bit channel to which data is not mapped is called a frozen bit channel, and encoding is performed by inputting a known value (eg, 0) to the frozen bit channel. Any value known to the transmitter and receiver can be mapped to the frozen bit channel. When performing puncturing or repetition, information about good bit channels can be utilized. For example, a codeword bit (ie, output bit) location corresponding to an input bit location that is not assigned to an information bit may be punctured.
폴라 코드의 디코딩 방식은 연속 소거(successive cancellation, SC) 디코딩 방식이다. SC 디코딩 방식은 채널 전이 확률을 구하여, 이를 입력 비트에 대한 라이클리후드 비율(likelihood ratio, LLR)을 계산하는 방식이다. 이때, 채널 전이 확률은 채널 컴바이닝과 채널 스플리팅 과정이 회귀적인(recursive) 형태로 이루어진 특성을 이용하면 회귀적인 형태로 계산될 수 있다. 따라서, 최종적으로 LLR 값도 회귀적인 형태로 계산할 수 있다. 우선 입력 비트 ui에 대한 채널 전이 확률 WN (i)(y1 N,u1 i-1|u1)는 다음과 같이 얻어질 수 있다. u1 i는 홀수 인덱스(odd index), 짝수 인덱스(even index)로 분리되어, u1,o i, u1,e i와 같이 표현될 수 있다. 채널 전이 확률은 다음 수학식들과 같이 표현될 수 있다.The decoding method of the polar code is a successive cancellation (SC) decoding method. SC decoding is a method of obtaining a channel transition probability and calculating a likelihood ratio (LLR) for an input bit. In this case, the channel transition probability may be calculated in a recursive manner by using a characteristic in which the channel combining and channel splitting processes are recursive. Thus, finally, the LLR value can also be calculated in a recursive fashion. First, the channel transition probability W N (i) (y 1 N , u 1 i-1 | u 1 ) for the input bit u i can be obtained as follows. u 1 i is divided into an odd index and an even index, It can be expressed as u 1, o i , u 1, e i . The channel transition probability may be expressed as the following equations.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000008
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Figure PCTKR2018001960-appb-M000009
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폴라 디코더는 정보를 검색(retrieve)하며, 상기 폴라 코드에 알려진 값들(예, 수신 비트들, 프로즌 비트들 등)을 가지고 uN 1의 추정치(estimate) u^N 1를 생성한다. LLR은 다음과 같이 정의된다.The polar decoder retrieves the information and generates an estimate u ^ N 1 of u N 1 with values known to the polar code (eg, received bits, frozen bits, etc.). LLR is defined as follows.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000010
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LLR은 다음과 같이 회귀적으로 계산될 수 있다.LLR can be calculated recursively as follows.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000011
Figure PCTKR2018001960-appb-M000011
LLR들의 회귀적 계산은 LLR L(1) 1(yi) = W(yi|0)/W(yi|1)인 코드 길이 1로 역추적(trace back)된다. L(1) 1(yi)는 채널로부터 관찰된 소프트 정보이다.The recursive calculation of LLRs is traced back to code length 1, where LLR L (1) 1 (y i ) = W (y i | 0) / W (y i | 1). L (1) 1 (y i ) is the soft information observed from the channel.
폴라 인코더 및 SC 디코더의 복잡도는 폴라 코드의 길이 N에 따라 달라지는 데, O(NlogN)의 복잡도를 갖는다고 알려져 있다. 길이 N의 폴라 코드에서 K개의 입력 비트들을 가정할 때, 코딩 레이트는 N/K가 된다. 데이터 페이로드 크기 N의 폴라 인코더의 생성기 행렬을 GN이라 하면, 인코딩된 비트(encoded bit)는 xN 1 = uN 1GN와 같이 표현될 수 있으며, uN 1 중 K 개의 비트는 페이로드 비트에 해당하고 상기 페이로드 비트에 대응하는 GN의 행(row) 인덱스를 i라 하고, 나머지 N-K개의 비트에 대응하는 GN의 행 인덱스를 F라고 가정한다. 이와 같은 폴라 코드의 최소 거리는 dmin(C) = mini∈ I2wt(i)와 같이 주어질 수 있다. 여기서 wt(i)는 i의 이진 확장 내 1의 개수이며, i=0,1,...,N-1이다.The complexity of the polar encoder and the SC decoder depends on the length N of the polar code, which is known to have a complexity of O (NlogN). Assuming K input bits in a polar code of length N, the coding rate is N / K. If the generator matrix of the polar encoder of data payload size N is G N , the encoded bit may be represented as x N 1 = u N 1 G N , where K bits of u N 1 are pay la corresponds to the load bit and the i-line (row) of the index G N corresponding to the payload bits, and it is assumed that the row index of G N corresponding to the remaining bits NK F. The minimum distance of such a polar code may be given as d min (C) = min i∈ I 2 wt (i) . Where wt (i) is the number of 1s in the binary extension of i, where i = 0,1, ..., N-1.
SC 리스트(SCL) 디코딩은 기본적(basic) SC 디코더의 확장이다. 이 종류의 디코더에서는 디코딩의 각 단계(stage)에서 L 디코딩 경로들이 동시에(simultaneously) 고려된다. 여기서 L은 정수이다. 다시 말해, 폴라 코드의 경우 리스트-L 디코딩 알고리즘은 디코딩 과정에서 L개의 경로를 동시에 추적하는 알고리즘이다.SC List (SCL) decoding is an extension of the basic SC decoder. In this kind of decoder, the L decoding paths are considered simultaneously in each stage of decoding. Where L is an integer. In other words, in the case of the polar code, the list-L decoding algorithm is an algorithm that simultaneously tracks L paths in the decoding process.
도 7은 리스트-L 디코딩 과정에서 디코딩 경로들의 진화(evolution)을 예시한 것이다. 설명의 편의를 위해 결정되어야 하는 비트의 개수가 n이고, 모든 비트들이 프로즌되어 있지 않다고 가정한다. 리스트 크기 L = 4이면, 각 레벨은 아래방향으로 이어지는(continue) 경로들이 있는 노드를 많아야 4개 가진다. 이어지지 않는(discontinue) 경로들은 도 7에서 점선으로 표시된다. 도 7을 참조하여, 리스트-L 디코딩에서 디코딩 경로들이 진화하는 과정을 설명하면 다음과 같다. i) 리스트-L 디코딩이 시작하며, 첫 번째 프로즌되지 않은(unfrozen)비트는 0 아니면 1일 수 있다. ii) 리스트-L 디코딩이 계속된다. 두 번째 프로즌되지 않은 비트들은 0 아니면 1일 수 있다. 경로들의 개수가 L=4보다 많지 않으므로, 아직 가지치기(prune)를 할 필요가 없다. iii) 첫 번째 비트(즉, 첫 번째 레벨의 비트), 두 번째 비트(즉, 두 번째 레벨의 비트) 및 세 번째 비트(즉, 세 번째 레벨의 비트)에 대한 모든 옵션들을 고려하는 것은 8개 디코딩 경로를 초래하며, L=4이기 때문에 8개 디코딩 경로는 너무 많다. iv) 상기 8개 디코딩 경로를 L=4개의 유망한(promising) 경로들로 가지치기한다. v) 네 번째 프로즌되지 않은 비트의 2개 옵션들을 고려함으로써 4개의 활성(active) 경로들을 계속(continue)한다. 이 경우, 경로의 개수가 8개로 2배가 되며, L=4이므로 경로의 개수가 너무 많다. vi) 다시, L=4개의 최선(best) 경로들로 가지치기한다. 도 7의 예시에서는 4개 후보 코드워드들 0100, 0110, 0111 및 1111이 얻어지며, 이들 중 하나가 원본 코드워드와 가장 유사한 코드워드로서 결정된다. 일반적인 디코딩 과정에서와 마찬가지로, 예를 들어, 가지치기 과정 혹은 최종 코드워드를 결정하는 과정에서 LLR 절대 값의 합이 가장 큰 경로가 생존하는(survival) 경로로서 선택될 수 있다. CRC가 있는 경우, CRC를 통해 생존 경로가 선택될 수도 있다.7 illustrates the evolution of decoding paths in the List-L decoding process. For convenience of explanation, it is assumed that the number of bits to be determined is n and not all bits are frozen. If the list size L = 4, each level has at most four nodes with paths that continue downwards. Discontinue paths are indicated by dashed lines in FIG. 7. Referring to FIG. 7, a process of evolution of decoding paths in list-L decoding is as follows. i) List-L decoding starts, and the first unfrozen bit may be zero or one. ii) List-L decoding continues. The second unfrozen bits may be zero or one. Since the number of paths is not greater than L = 4, there is no need to prune yet. iii) Considering all options for the first bit (that is, the bit of the first level), the second bit (that is, the bit of the second level), and the third bit (that is, the bit of the third level) is eight This results in a decoding path and there are too many eight decoding paths since L = 4. iv) Prune the eight decoding paths into L = 4 promising paths. v) Continue the four active paths by considering two options of the fourth unprepared bit. In this case, the number of paths is doubled to eight, and since L = 4, the number of paths is too large. vi) Again, pruning with L = 4 best paths. In the example of FIG. 7, four candidate codewords 0100, 0110, 0111, and 1111 are obtained, one of which is determined as the codeword most similar to the original codeword. As in the general decoding process, for example, in a pruning process or determining a final codeword, a path having the largest sum of LLR absolute values may be selected as a surviving path. If there is a CRC, the survival path may be selected via the CRC.
한편, CRC 보조(aided) SCL 디코딩은 CRC를 이용한 SCL 디코딩으로서, 폴라 코드의 성능을 개선한다. CRC는 정보 이론 및 코딩 분야에서 오류 검출 및 오류 정정에 가장 널리 사용되는 기법(technique)이다. 예를 들어, 오류 정정 인코더로의 입력 블록이 K 비트이고, 정보 비트의 길이가 k, CRC 시퀀스의 길이가 m 비트이면, K = k+m이다. CRC 비트들은 오류 정정 코드를 위한 소스 비트들의 일부이며, 인코딩에 사용되는 채널 코드의 크기가 N이면, 코드 레이트 R은 R=K/N으로서 정의된다. CRC 보조 SCL 디코딩은 수신장치에서 각 경로에 대해 순환 리던던시 체크(cyclic redundancy check, CRC) 코드를 확인하면서 오류 없는 경로를 검출함을 목적으로 한다. SCL 디코더는 후보 시퀀스들을 CRC 검출기로 출력하며 상기 CRC 검출기는 체크 결과를 코드워드 결정을 돕기 위해 피드백한다.Meanwhile, CRC aided SCL decoding is SCL decoding using CRC, which improves the performance of the polar code. CRC is the most widely used technique for error detection and error correction in the field of information theory and coding. For example, if the input block to the error correction encoder is K bits, the length of the information bits is k, and the length of the CRC sequence is m bits, then K = k + m. The CRC bits are part of the source bits for the error correction code, and if the size of the channel code used for encoding is N, the code rate R is defined as R = K / N. CRC assisted SCL decoding aims to detect an error-free path while checking a cyclic redundancy check (CRC) code for each path at a receiver. The SCL decoder outputs candidate sequences to the CRC detector which feeds back the check result to aid in codeword determination.
SCL 디코딩 혹은 CRC 보조 SCL 디코딩은 SC 알고리즘에 비해 복잡하지만 디코딩 성능이 우수하다는 장점이 있다. 폴라 코드의 리스트-X 디코딩 알고리즘에 대한 보다 자세한 사항은 'I. Tal and A. Vardy, "List decoding of polar codes," in Proc. IEEE Int. Symp. Inf. Theory, pp. 1-5, Jul.2011'을 참조한다.SCL decoding or CRC assisted SCL decoding is more complex than SC algorithm, but has the advantage of superior decoding performance. For more information on the List-X decoding algorithm for polar codes, see 'I. Tal and A. Vardy, "List decoding of polar codes," in Proc. IEEE Int. Symp. Inf. Theory, pp. 1-5, Jul. 2011 '.
폴라 코드는 코드 설계(design)이 채널에 독립적이어서 모바일 페이딩 채널들에 융통성(versatile)이 있지 않고, 비교적 최근에 소개된 코드여서 아직 성숙되지 않아 제한적으로만 적용되고 있다는 단점이 있다. 즉, 현재까지 제안한 폴라 코딩은 무선 통신 시스템에 그대로 적용하기에는 정의되지 않은 부분이 많다. 이에, 본 발명은 무선 통신 시스템에 적합한 폴라 코딩 방법을 제안하고자 한다. Polar code has the disadvantage that the code design is independent of the channel, so that there is no flexibility in the mobile fading channels, and since it is a relatively recently introduced code, it is not yet mature and is only limitedly applied. In other words, the polar coding proposed up to now is not defined in many applications. Accordingly, the present invention is to propose a polar coding method suitable for a wireless communication system.
도 8은 폴라 코드에서 정보 비트(들)이 할당될 위치(들)을 선택하는 개념을 설명하기 위해 도시된 것이다. 8 is illustrated to illustrate the concept of selecting location (s) to which information bit (s) are to be allocated in the polar code.
도 8에서, 머더 코드의 크기 N=8, 즉, 폴라 코드의 크기 N=8이고, 코드 레이트가 1/2라고 가정된다. In FIG. 8, it is assumed that the size N = 8 of the mother code, that is, the size N = 8 of the polar code, and the code rate is 1/2.
도 8에서 C(Wi)는 채널 Wi의 용량으로서, 폴라 코드의 입력 비트들이 겪을 채널들의 신뢰도에 대응한다. 폴라 코드의 입력 비트 위치들에 대응하는 채널 용량들이 도 8에 도시된 바와 같다고 하면, 도 8에 도시된 대로 입력 비트 위치들의 신뢰도에 랭크(rank)가 매겨질 수 있다. 이 경우, 코드 레이트 1/2로 데이터를 전송하기 위해, 전송장치는 상기 데이터를 이루는 4개 비트들을 폴라 코드의 8개 입력 비트 위치들 중에서 채널 용량이 높은 4개 입력 비트 위치들(즉, 도 8의 입력 비트 위치들 u1 ~ u8 중 u4, u6, u7 및 u4로 표시된 입력 비트 위치들)에 할당하고, 나머지 입력 비트 위치들은 프로즌한다. 도 8의 폴라 코드에 대응하는 생성기 행렬 G8은 다음과 같다. 상기 생성기 행렬 G8는 수학식 6을 기반으로 얻어질 수 있다.In FIG. 8, C (W i ) is the capacity of channel W i , which corresponds to the reliability of the channels that the input bits of the polar code will experience. If the channel capacities corresponding to the input bit positions of the polar code are as shown in FIG. 8, the reliability of the input bit positions can be ranked as shown in FIG. 8. In this case, in order to transmit data at the code rate 1/2, the transmitter transmits the four bits constituting the data to four input bit positions having a high channel capacity among eight input bit positions of the polar code. Input bit positions u 4 , u 6 , u 7 and u 4 of input bit positions u 1 to u 8 of 8 ) and frozen the remaining input bit positions. The generator matrix G 8 corresponding to the polar code of FIG. 8 is as follows. The generator matrix G 8 may be obtained based on Equation 6.
Figure PCTKR2018001960-appb-M000012
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도 8의 u1부터 u8까지로 표시된 입력 비트 위치들은 G8의 최하위 행(row)부터 최상위 행까지의 행들에 일대일로 대응한다. 도 8을 참조하면 u8에 대응하는 입력 비트는 모든 출력 코딩된 비트들에 영향을 미침을 알 수 있다. 반면, u1에 대응하는 입력 비트는 출력 코딩된 비트들 중 y1(즉, x1)에만 영향을 미침을 알 수 있다. 수학식 12를 참조하면, 이진-입력 소스 비트들 u1 ~ u8와 G8이 곱해졌을 때 해당 입력 비트를 모든 출력 비트들에 나타나도록 하는 행(row)은 G8의 행들 중 모든 원소가 1인 행인 최하위 행 [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]이다. 반면, 해당 이진-입력 소스 비트를 1개 출력 비트에만 나타나도록 하는 행은 G8의 행들 중 1개의 원소가 1인 행, 즉, 행 무게(weight)가 1인 [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]이다. 마찬가지로, 행 무게가 2인 행은 해당 행에 대응하는 입력 비트를 2개 출력 비트에 반영시킨다고 할 수 있다. 도 8 및 수학식 12를 참조하면, u1 ~ u8는 G8의 행들에 일대일로 대응하며, u1 ~ u8의 입력 위치들, 즉, G8의 행들에 상기 입력 위치들을 구분하기 위한 비트 인덱스들이 부여될 수 있다. The input bit positions indicated by u 1 to u 8 in FIG. 8 correspond one-to-one to rows from the lowest row to the highest row of G 8 . Referring to FIG. 8, it can be seen that an input bit corresponding to u 8 affects all output coded bits. On the other hand, it can be seen that the input bit corresponding to u 1 only affects y 1 (ie, x 1 ) of the output coded bits. Referring to Equation 12, when the binary-input source bits u 1 to u 8 and G 8 are multiplied, a row that causes the corresponding input bit to appear in all the output bits is represented by all elements of the rows of G 8 . Lowest row [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]. On the other hand, a row that causes the corresponding binary-input source bit to appear in only one output bit is a row where one element of the rows of G 8 is 1, that is, the row weight is 1 [1, 0, 0, 0 , 0, 0, 0, 0]. Similarly, a row having a row weight of 2 reflects the input bits corresponding to the rows in the two output bits. Referring to FIG. 8) and (12, u 1 ~ u 8 corresponds one-to-one to the rows of the G 8, u 1 ~ input position u. 8, that is, to distinguish between the input position to the rows of the G 8 Bit indexes may be given.
이하에서 본 발명은 GN로의 N개 입력 비트들에 대해 행 무게가 가장 작은 최상위 행부터 시작하여 비트 인덱스 0부터 N-1까지 순차적으로 비트 인덱스들이 할당되어 있다고 가정하여 주로 설명된다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, u1의 입력 위치, 즉, G8의 첫 번째 행에 비트 인덱스 0가 부여되고, u8의 입력 위치, 즉, G8의 마지막 행에 비트 인덱스 7이 부여된다. 다만, 비트 인덱스들은 폴라 코드의 입력 위치들을 나타내기 위해 사용되는 것이므로, 이와 다르게 할당될 수 있다. 예를 들어, 행 무게가 가장 큰 최하위 행부터 시작하여 비트 인덱스 0부터 N-1까지 할당될 수 있다. In the following, the present invention is mainly described on the assumption that bit indices are sequentially assigned from N to N-1, starting from the highest row having the smallest row weight, for the N input bits to G N. For example, referring to Figure 8, the input position of u 1, that is, to be a bit index 0 given to the first row of the G 8, the input of u 8-position, that is, the bits in the last row of G 8 index 7 Is given. However, since the bit indices are used to indicate the input positions of the polar code, they may be allocated differently. For example, bit indexes 0 to N-1 may be allocated starting from the lowest row having the largest row weight.
출력 비트 인덱스의 경우, 도 8 및 수학식 12에 예시된 바와 마찬가지로, GN의 열들 중 열 무게가 가장 큰 첫 번째 열부터 열 무게가 가장 작은 마지막 열까지 비트 인덱스 0부터 N-1까지, 혹은 비트 인덱스 1부터 N까지 부여되어 있다고 가정하여 본 발명이 설명된다.In the case of the output bit index, as illustrated in FIG. 8 and Equation 12, bit indexes 0 to N-1 from the first column having the largest column weight to the last column having the smallest column weight among the columns of G N , or The invention is described assuming that bit indices 1 through N are assigned.
폴라 코드에서는 정보 비트와 프로즌 비트를 설정하는 것이 폴라 코드의 구성 및 성능에 있어 가장 중요한 요소들 중 하나이다. 즉, 입력 비트 위치들의 랭크를 정하는 것이 폴라 코드의 성능 및 구성에 있어서 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 발명에서 비트 인덱스들은 폴라 코드의 입력 혹은 출력 위치들을 구분할 수 있다. 본 발명에서 비트 위치들의 신뢰도의 오름차순으로 아니면 내림차순으로 나열하여 얻어진 시퀀스를 비트 인덱스 시퀀스라 한다. 즉, 상기 비트 인덱스 시퀀스는 폴라 코드의 입력 혹은 출력 비트 위치들의 신뢰도를 오름차순 혹은 내림차순으로 나타낸다. 전송장치는 입력 비트 인덱스 시퀀스를 기반으로 신뢰도가 높은 입력 비트들에 정보 비트들을 입력하고 폴라 코드를 이용하여 인코딩을 수행하며, 수신장치는 동일한 혹은 대응 입력 비트 인덱스 시퀀스를 이용하여 정보 비트가 할당된 입력 위치들 또는 프로즌 비트가 할당된 입력 위치들을 알 수 있다. 즉, 수신장치는 전송장치가 사용한 입력 비트 인덱스 시퀀스와 동일한 혹은 대응 입력 비트 시퀀스와 해당 폴라 코드를 이용하여 폴라 디코딩을 수행할 수 있다. 이하의 설명에서 입력 비트 시퀀스는 신뢰도가 높은 입력 비트 위치(들)에 정보 비트(들)이 할당될 수 있도록 미리 정해져 있다고 가정된다.In polar code, setting the information bit and the frozen bit is one of the most important factors in the configuration and performance of the polar code. In other words, ranking the input bit positions is an important factor in the performance and configuration of the polar code. In the present invention, the bit indices may distinguish input or output positions of the polar code. In the present invention, a sequence obtained by arranging in ascending or descending order of reliability of bit positions is referred to as a bit index sequence. That is, the bit index sequence indicates the reliability of the input or output bit positions of the polar code in ascending or descending order. The transmitter inputs information bits into highly reliable input bits based on the input bit index sequence and performs encoding using a polar code, and the receiving apparatus allocates information bits using the same or corresponding input bit index sequence. Know the input positions or input positions to which the frozen bit is assigned. That is, the receiving device may perform polar decoding by using the same or corresponding input bit sequence and the corresponding polar code as the input bit index sequence used by the transmitting device. In the following description it is assumed that the input bit sequence is predetermined so that the information bit (s) can be assigned to the input bit position (s) of high reliability.
폴라 코드의 인코딩/디코딩의 경우, 머더 코드 크기, 즉, 폴라 코드의 크기가 정해져 있기 때문에 수송 블록의 전송을 위해 할당된 자원에 코딩된 비트들을 매핑하기 위해서는 레이트 매칭이 요구된다. 각 입력 비트 위치별 신뢰도가 다른 입력 비트들과는 달리 코딩된 비트의 경우에는 출력 위치들에 따른 신뢰도가 명백하게 구분되지 않을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 코딩된 비트 인덱스가 낮은 쪽의 출력 비트들이 펑처링되는 경우의 성능(예, BLER), 코딩된 비트 인덱스가 높은 쪽의 출력 비트들이 펑처링되는 경우의 성능, 그리고 랜덤하게 출력 비트들이 펑처링되는 경우의 성능이 거의 유사한 특징을 가질 것이라고 오인될 수 있다. 그러나, 폴라 코드의 구조 상 각 출력 위치별 입력 비트 연결에 따른 특징이 존재한다. 예를 들어, 폴라 코드의 경우, 하나의 입력 비트와만 연결된 출력 비트도 있고, 모든 입력과 연결되어 있는 출력 비트도 존재한다. 아울러 폴라 코드의 코드 레이트에 따라서 펑처링되는 출력 비트 위치가 BLER 성능에 영향을 미치기도 한다. 따라서, 본 발명은 이를 활용한 레이트 매칭 기법을 제안한다. In the case of encoding / decoding of the polar code, since the mother code size, that is, the size of the polar code is determined, rate matching is required to map the coded bits to resources allocated for transmission of the transport block. Unlike input bits whose reliability is different for each input bit position, the reliability according to the output positions may not be clearly distinguished in the case of coded bits. Thus, for example, performance when the output bits of the lower coded bit index are punctured (eg, BLER), performance when the output bits of the higher coded bit index are punctured, and randomly It can be mistaken that the performance when the output bits are punctured will have almost similar characteristics. However, due to the structure of the polar code, there is a characteristic of input bit connection for each output position. For example, in the case of a polar code, there are output bits connected to only one input bit, and output bits connected to all inputs. In addition, the output bit position punctured according to the code rate of the polar code also affects BLER performance. Therefore, the present invention proposes a rate matching technique utilizing the same.
도 10은 LTE/LTE-A 시스템과는 무선 통신 시스템인 IEEE 802.11n 계열 시스템에서 사용되는 반복 방식 및 펑처링 방식의 개념적으로 나타낸 것이다. 특히, 도 10은 레이트 매칭을 위해 반복될 비트(들)의 선택 순서와 펑처링될 비트(들)의 선택 순서를 개념적으로 나타낸 것이다.FIG. 10 conceptually illustrates an iterative scheme and a puncturing scheme used in an IEEE 802.11n series system, which is a wireless communication system with an LTE / LTE-A system. In particular, FIG. 10 conceptually illustrates the selection order of the bit (s) to be repeated for rate matching and the selection order of the bit (s) to be punctured.
IEEE 802.11n 계열 시스템에서는 저밀도 패리티 체크(low density parity check, LDPC) 코드가 채널 코딩에 사용되는데, LDPC 코드에 의해 코딩된 비트 시퀀스에 대해 레이트 매칭을 위한 반복이 수행되는 순서와 펑처링이 수행되는 순서가 도 8에 도시된 바와 같이 반대이다. 예를 들어, 채널 코드의 출력 시퀀스에 대해 레이트 매칭을 위한 펑처링이 수행되어야 할 경우, 상기 출력 시퀀스의 비트들 중 최하위 비트(least significant bit, LSB) 인 끝 비트부터 전송 대상에서 제외된다. 반면, 채널 코드의 출력 시퀀스에 대해 레이트 매칭을 위한 펑처링이 수행되어야 할 경우, 상기 출력 시퀀스의 비트들 중 최상위 비트(most significant bit, MSB)인 첫 번째 비트부터 반복되어 전송된다. 상기 출력 시퀀스 전체가 양의 정수 배만큼 반복된 것보다 상기 출력 시퀀스의 전송에 사용되는 무선 자원의 양이 많으면 상기 출력 시퀀스의 맨 앞부터 다시 순환 반복된다. In the IEEE 802.11n series system, a low density parity check (LDPC) code is used for channel coding. An order in which iteration for rate matching is performed and puncturing is performed on a bit sequence coded by the LDPC code. The order is reversed as shown in FIG. For example, when puncturing for rate matching is to be performed on an output sequence of a channel code, the end bit that is the least significant bit (LSB) among the bits of the output sequence is excluded from the transmission target. On the other hand, when puncturing for rate matching is to be performed on an output sequence of a channel code, the punctuation for rate matching is repeatedly transmitted from the first bit, which is the most significant bit (MSB) of bits of the output sequence. If the total amount of radio resources used for transmission of the output sequence is larger than the entire output sequence is repeated by a positive integer multiple, the output sequence is cyclically repeated from the beginning of the output sequence.
본 발명은 반복될 비트(들)을 선택하는 순서와 펑처링될 비트(들)을 선택하는 순서가 같은 레이트 매칭 방법을 제안한다.The present invention proposes a rate matching method in which the order of selecting the bit (s) to be repeated and the order of selecting the bit (s) to be punctured are the same.
도 11은 본 발명에 따른 반복 방식 및 펑처링 방식의 개념적으로 나타낸 것이다. 특히, 도 11은 본 발명이 제안하는, 반복될 비트(들) 선택 순서와 펑처링될 비트(들) 선택 순서를 개념적으로 나타낸 것이다. 11 conceptually illustrates an iterative method and a puncturing method according to the present invention. In particular, FIG. 11 conceptually illustrates the bit (s) selection order to be repeated and the bit (s) selection order to be punctured according to the present invention.
폴라 코드에서는 출력 비트 시퀀스 내에서 중요도가 높은 비트 위치와 중요도가 낮은 비트 위치가 역이라고 하기 어렵다. 즉, 폴라 코드에서는 반복 비트 순서와 펑처링 비트 순서가 반대일 때 채널 코딩 성능이 높다고 할 수 없다. 따라서, 폴라 코드의 경우, 사용하는 목적(예, BLER 성능)에 따라 반복을 위한 비트 선택 순서와 펑처링을 위한 비트 선택 순서를 같게 하는 것이 가능하다. 도 11(a)는 출력 비트 시퀀스에 대해 펑처링이 수행되어야 하는 경우(즉, 전송될 수 있는 비트 수가 인코더의 출력 비트 수보다 작은 경우) 상기 출력 비트 시퀀스의 최상위 비트부터 내림차순으로 펑처링을 수행하고, 출력 비트 시퀀스에 대해 반복이 수행되어야 하는 경우(즉, 전송될 수 있는 비트 수가 인코더의 출력 비트 수보다 큰 경우) 상기 출력 비트 시퀀스의 최상위 비트부터 내림차순으로 반복을 수행하는 레이트 매칭 방법을 나타낸 것이다. 도 11(b)는 출력 비트 시퀀스에 대해 펑처링이 수행되어야 하는 경우 상기 출력 비트 시퀀스의 최하위 비트부터 오름차순으로 펑처링을 수행하고, 출력 비트 시퀀스에 대해 반복이 수행되어야 하는 경우 상기 출력 비트 시퀀스의 최하위 비트부터 오름차순으로 반복을 수행하는 레이트 매칭 방법을 나타낸 것이다.In polar code, it is difficult to say that bit positions with high importance and bits with low importance within an output bit sequence are inverted. That is, in polar code, channel coding performance is not high when the repetition bit order and the puncturing bit order are reversed. Thus, in the case of polar code, it is possible to make the bit selection order for repetition and the bit selection order for puncturing the same according to the purpose of use (eg, BLER performance). 11A shows puncturing in descending order from the most significant bit of the output bit sequence when puncturing is to be performed on the output bit sequence (that is, when the number of bits that can be transmitted is smaller than the number of output bits of the encoder). And iteratively performing an iteration on an output bit sequence (i.e., when the number of bits that can be transmitted is greater than the number of output bits of the encoder). will be. 11B illustrates puncturing in ascending order from the least significant bit of the output bit sequence when puncturing is to be performed on an output bit sequence, and when iteration is to be performed on the output bit sequence. It illustrates a rate matching method of performing repetition in ascending order from the least significant bit.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명에 따라 펑처링 비트 선택 순서와 반복 비트 선택 순서를 같게 해야 하는 이유 혹은 그 효과를 설명한다. 도 8은 각 코딩된 비트에 포함된 입력 비트들 간의 연결을 나타낸다. x8은 u8만 포함하고 있기 때문에, u8에 대한 성능에만 영향을 미친다. 반면 x1은 모든 입력 비트들에 연결되어 있기 때문에 전체 입력 비트들에 대한 성능에 영향을 미치게 된다. 출력 비트에 대한 펑처링은 펑처링 방법에 따라 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.Hereinafter, with reference to FIG. 8, the reason or effect of puncturing bit selection order and repetition bit selection order in accordance with the present invention will be described. 8 shows a connection between input bits included in each coded bit. Since x 8 contains only u 8 , it only affects the performance for u 8 . On the other hand, x 1 is connected to all input bits, which affects the performance of all input bits. The puncturing on the output bit may have the following characteristics according to the puncturing method.
* 방법 1. x8부터 펑처링: 입력 비트들의 신뢰도 내림차순으로 신뢰도가 높은 입력 비트에 연결된 코딩된 비트부터 순차적으로 펑처링된다. 예를 들어, 도 8에서 입력 비트 인덱스들의 신뢰도 순서는 내림차순으로 {u8, u7, x6, x4, x5, x3, x2, x1}이므로 x8, x7, x6, x4, x5,...의 순서로 펑처링이 수행될 수 있다. 즉, 신뢰도를 기반으로 내림차순으로 정렬된 입력 비트 인덱스 시퀀스와 펑처링되는 출력 비트 인덱스의 순서를 나열한 출력 비트 인덱스 시퀀스가 동일할 수 있다. 또는 의사-균일 펑처링(quasi-uniform puncturing, QUP) 알고리즘과 같은 비트-리버설 방식에 따른 비트 인덱스 시퀀스가 폴라 코드의 출력 비트들이 펑처링될 순서를 나타내는 시퀀스로서 활용될 수 있다. 비트-리버설은 최상위 비트(most significant bit, MSB)들과 최하위 비트(least significant bit, LSB)들의 순서를 바꾸는 알고리즘이다. 예를 들어, N=8인 비트 인덱스 시퀀스 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7가 비트-리버스되어 x0, x4, x2, x6, x1, x5, x3, x7이 된다. 비트-리버설 방식에 따른 펑처링에서는 출력 비트들과의 연결이 많은 입력 비트(들)이 펑처링되는 효과가 있기 때문에, 해당 코딩된 비트가 전송되지 않더라도 수신장치의 디코더는 다른 코딩된 비트를 이용해 상기 전송되지 않은 코딩된 비트의 해당 입력 비트를 복원할 수 있다. * Method 1. 8 x from punctured from the coded bit reliability to low reliability bits of the input are connected to a high input-bit is punctured sequentially. For example, in FIG. 8, since the reliability order of the input bit indices is {u 8 , u 7 , x 6 , x 4 , x 5 , x 3 , x 2 , x 1 } in descending order, x 8 , x 7 , x 6 The puncturing may be performed in the order of x 4 , x 5 ,... That is, the input bit index sequence arranged in descending order based on the reliability may be the same as the output bit index sequence listing the order of the output bit index punctured. Alternatively, a bit index sequence according to a bit-reversal scheme such as a quasi-uniform puncturing (QUP) algorithm may be utilized as a sequence indicating an order in which output bits of a polar code are punctured. Bit-reversal is an algorithm that reverses the order of the most significant bit (MSB) and the least significant bit (LSB). For example, the bit index sequences x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7 with N = 8 are bit-reversed to be x0, x4, x2, x6, x1, x5, x3, x7. In the puncturing according to the bit-reversal method, since the input bit (s) having a lot of connections with the output bits are punctured, the decoder of the receiving apparatus uses another coded bit even if the corresponding coded bit is not transmitted. The corresponding input bits of the untransmitted coded bits may be recovered.
* 방법 2. x1부터 펑처링: 상기 방법 1과는 반대의 (입력 비트) 인덱스 순서를 사용하는 방법이다. 다시 말해, 입력 비트들의 신뢰도 오름차순으로, 신뢰도가 낮은 입력 비트에 연결된 코딩된 비트부터 순차적으로 펑처링된다. 예를 들어, 신뢰도를 기반으로 오름차순으로 정렬된 입력 비트 인덱스 시퀀스와 펑처링되는 출력 비트 인덱스의 순서를 나열한 출력 비트 인덱스 시퀀스가 동일할 수 있다. 여러 입력 비트들과 연결된 출력 비트는 자신과 연결된 상기 여러 입력 비트들의 정보를 포함하지만, 코딩된 비트 내 입력 비트들은 서로 간섭으로 작용할 수 있다. 방법 2는 입력 비트들 간 간섭이 많은 코딩된 비트(들)부터 또는 신뢰도가 낮은 입력 비트들이 많은 코딩된 비트(들)부터 펑처링할 수 있다. 방법 2는 각 입력 비트, 특히, 정보 비트에 대한 프로즌 비트의 간섭을 낮추는 효과를 가질 수 있다. Method 2. Puncture from x 1 : This is a method of using the opposite (input bit) index order from Method 1. In other words, in ascending order of reliability of the input bits, they are punctured sequentially from coded bits connected to input bits of low reliability. For example, the input bit index sequence arranged in ascending order based on the reliability and the output bit index sequence listing the order of the output bit index punctured may be the same. The output bits associated with the various input bits contain information of the various input bits coupled with them, but the input bits in the coded bits can act as interference. Method 2 may puncture from coded bit (s) with high interference between input bits or from coded bit (s) with low reliability input bits. Method 2 may have the effect of lowering interference of the frozen bit with each input bit, in particular with the information bit.
레이트 매칭을 위해 출력 비트를 반복(repeat)하는 경우에도 펑처링과 거의 유사한 특징을 가질 수 있다. Repeating the output bits for rate matching can also have features similar to puncturing.
* 방법 a. x8부터 반복: 입력 비트들의 신뢰도 내림차순으로, 신뢰도가 높은 입력 비트에 연결된 코딩된 비트부터 순차적으로 반복된다. 예를 들어, 도 8에서 입력 비트 인덱스들의 신뢰도 순서는 내림차순으로 {u8, u7, x6, x4, x5, x3, x2, x1}이므로 x8, x7, x6, x4, x5,...의 순서로 반복이 수행될 수 있다. 즉, 신뢰도를 기반으로 내림차순으로 정렬된 입력 비트 인덱스 시퀀스와 반복되는 출력 비트 인덱스의 순서를 나열한 출력 비트 인덱스 시퀀스가 동일할 수 있다. 또는 QUP알고리즘과 같은 비트-리버설 방식이 활용될 수 있다. 폴라 코드에서는 신뢰도가 높은 입력 비트가 낮은 입력 비트에 비해 더 많은 코딩된 비트에 연결된다. 방법 a는 신뢰도가 높은 입력 비트(들)에 대응하는 출력 비트(들)부터 반복하므로 신뢰도가 높은 입력 비트가 더 잘 복원되도록 하며, , 신뢰도가 높은 입력 비트에 연결된 코딩된 비트에 대한 반복으로 인해 해당 입력 비트(들)의 신뢰도가 더욱 높일 수 있기 때문에 신뢰도가 높은 입력 비트로부터 간섭을 받는 다른 비트의 성능이 향상될 수 있다. * Method a. Repetition from x 8 : In descending order of reliability of the input bits, iteratively repeats from the coded bits connected to the high reliability input bits. For example, in FIG. 8, since the reliability order of the input bit indices is {u 8 , u 7 , x 6 , x 4 , x 5 , x 3 , x 2 , x 1 } in descending order, x 8 , x 7 , x 6 Iteration may be performed in the order of x 4 , x 5 ,... That is, the input bit index sequence arranged in descending order based on the reliability may be the same as the output bit index sequence listing the order of repeated output bit indexes. Alternatively, a bit-reversal scheme such as a QUP algorithm may be utilized. In polar code, the more reliable input bits are connected to more coded bits than the lower input bits. Method a repeats from the output bit (s) corresponding to the high-reliability input bit (s), thus allowing the high-reliability input bits to be recovered better, due to the iteration over the coded bits connected to the high-reliability input bits. Since the reliability of the corresponding input bit (s) can be further increased, the performance of other bits that interfere with the input bits having high reliability can be improved.
* 방법 b. x1부터 반복: 방법 a와는 반대의 (비트) 인덱스 순서를 사용하는 방법이다. 다시 말해, 입력 비트들의 신뢰도 오름차순으로, 신뢰도가 낮은 입력 비트에 연결된 코딩된 비트부터 순차적으로 펑처링된다. 예를 들어, 신뢰도를 기반으로 오름차순으로 정렬된 입력 비트 인덱스 시퀀스와 반복되는 출력 비트 인덱스의 순서를 나열한 출력 비트 인덱스 시퀀스가 동일할 수 있다. 방법 b는 입력 비트들 간 간섭이 많은 코딩된 비트(들)부터 또는 신뢰도가 낮은 입력 비트들이 많은 코딩된 비트(들)부터 반복할 수 있다. 방법 b는 신뢰도가 낮은 입력 비트에 대한 성능을 향상시킴으로써 전체적인 블록 오류 비율(block error ratio, BLER)을 향상시킬 수 있다. * Method b. Repeat from x 1 : This is the opposite of (a) index order. In other words, in ascending order of reliability of the input bits, they are punctured sequentially from coded bits connected to input bits of low reliability. For example, the input bit index sequence arranged in ascending order based on the reliability may be the same as the output bit index sequence enumerating the order of repeated output bit indexes. Method b may repeat from coded bit (s) with high interference between input bits or from coded bit (s) with high reliability input bits. Method b may improve the overall block error ratio (BLER) by improving performance for low reliability input bits.
즉, 방법 1과 방법 a가 같은 혹은 유사한 목적 또는 효과를 가지며, 방법 와 방법 b가 같은 혹은 유사한 목적 또는 효과를 가진다. 이 점을 고려하면, 폴라 코드에서 레이트 매칭을 위한 반복 비트 선택 순서와 펑처링 선택 순서가 같은 것이 좋다. 비트 인덱스가 큰 출력 비트부터 반복 혹은 펑처링될 것인지, 아니면 비트 인덱스가 작은 출력 비트부터 반복 혹은 펑처링될 것인지는 사용 목적에 따라 다르게 정해질 수 있다. 예를 들어, N=8인 폴라 코드의 출력 비트들 x1 ~ x8에 대해, 도 11(a) 및 도 11(b) 각각에서 가장 왼쪽에 x1이 위치하여 가장 오른쪽에 x8이 위치한다고 가정하면, 방법 2과 방법 b에 따른 효과가 필요할 경우에는 도 11(a)의 레이트 매칭을 사용하도록 정해지고, 방법 1과 방법 a에 따른 효과가 필요할 경우에는 도 11(b)의 레이트 매칭을 사용하도록 정해질 수 있다.That is, Method 1 and Method a have the same or similar purpose or effect, and Method and Method b have the same or similar purpose or effect. In consideration of this, it is preferable that the order of repeat bit selection and puncturing selection for rate matching in a polar code is the same. Whether the bit index is repeated or punctured from the large output bit or the bit index is repeated or punctured from the small output bit can be determined differently depending on the purpose of use. For example, N = 8 in polar for code output bits x 1 ~ x 8 of Figure 11 (a) and the FIG. 11 (b) in the x 1 located at the left side x 8 on the right side in each position Assuming that the effects according to the method 2 and the method b are required, the rate matching of FIG. 11 (a) is determined to be used, and when the effects according to the method 1 and the method a are required, the rate matching of FIG. Can be arranged to use.
다만, 통신 시스템이 신뢰도가 높은 입력 비트(예, 도 8의 u8)을 더 잘 보호하고 싶지만, 펑처링은 순환 버퍼 등을 이용하여 랜덤 펑처링을 수행하는 것이 (예를 들어, 구현 복잡도 면에서) 유리하다면, 반복 순서와 펑처링 순서가 같은 레이트 매칭 방식이 아니라, (예를 들어, 순환 버퍼로 쉽게 구현 가능한) 반복 순서와 펑처링 순서를 레이트 매칭에 적용할 수 있다. However, to the communication system I would like to better protect a highly reliable input bit (for example, u 8 in FIG. 8), the puncturing by using a circular buffer, such as performing a random puncturing (e. G., Implementation complexity surface If it is advantageous, the iterative order and puncturing order may be applied to rate matching (rather than the same rate matching scheme) where the iteration order and puncturing order are the same.
머더 코드 크기가 원하는 코딩된 비트 크기보다 작은 경우 혹은 인코더에 의해 코딩된 비트 크기가 전송될 수 있는 전송 비트 크기보다 작은 경우, 코딩된 비트들에 대해 반복이 적용된다. 머더 코드 크기가 원하는 코딩된 비트 크기보다 큰 경우 혹은 인코더에 의해 코딩된 비트 크기가 전송될 수 있는 전송 비트 크기보다 큰 경우, 코딩된 비트들에 대해 펑처링이 수행된다. If the mother code size is smaller than the desired coded bit size or if the bit size coded by the encoder is smaller than the transmit bit size that can be transmitted, iteration is applied to the coded bits. If the mother code size is larger than the desired coded bit size or if the bit size coded by the encoder is larger than the transmit bit size that can be transmitted, puncturing is performed on the coded bits.
도 12는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.12 is a block diagram showing the components of the transmitter 10 and the receiver 20 for carrying out the present invention.
전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22) 등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13, 23)을 제어하도록 구성된(configured) 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.The transmitter 10 and the receiver 20 are radio frequency (RF) units 13 and 23 capable of transmitting or receiving radio signals carrying information and / or data, signals, messages, and the like, and in a wireless communication system. The device is operatively connected to components such as the memory 12 and 22, the RF unit 13 and 23, and the memory 12 and 22, which store various types of information related to communication, and controls the components. And a processor (11, 21) configured to control the memory (12, 22) and / or the RF unit (13, 23), respectively, to perform at least one of the embodiments of the invention described above.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.The memories 12 and 22 may store a program for processing and controlling the processors 11 and 21, and may temporarily store input / output information. The memories 12 and 22 may be utilized as buffers.
프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(400a, 400b)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.The processors 11 and 21 typically control the overall operation of the various modules in the transmitter or receiver. In particular, the processors 11 and 21 may perform various control functions for carrying out the present invention. The processors 11 and 21 may also be called controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like. The processors 11 and 21 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof. When implementing the present invention using hardware, application specific integrated circuits (ASICs) or digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays) may be provided in the processors 400a and 400b. Meanwhile, when implementing the present invention using firmware or software, the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and configured to perform the present invention. The firmware or software may be provided in the processors 11 and 21 or stored in the memory 12 and 22 to be driven by the processors 11 and 21.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K 개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 수송 블록과 등가이다. 일 수송 블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 N t 개(N t 는 1 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.The processor 11 of the transmission apparatus 10 is predetermined from the processor 11 or a scheduler connected to the processor 11 and has a predetermined encoding and modulation on a signal and / or data to be transmitted to the outside. After performing the transmission to the RF unit 13. For example, the processor 11 converts the data sequence to be transmitted into K layers through demultiplexing, channel encoding, scrambling, and modulation. The coded data string is also called a codeword and is equivalent to a transport block, which is a data block provided by the MAC layer. One transport block (TB) is encoded into one codeword, and each codeword is transmitted to a receiving device in the form of one or more layers. The RF unit 13 may include an oscillator for frequency upconversion. The RF unit 13 may include N t transmit antennas, where N t is a positive integer of 1 or more.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 N r 개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.The signal processing of the receiver 20 is the reverse of the signal processing of the transmitter 10. Under the control of the processor 21, the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a radio signal transmitted by the transmitting device 10. The RF unit 23 may include N r receive antennas, and the RF unit 23 frequency down-converts each of the signals received through the receive antennas to restore the baseband signal. . The RF unit 23 may include an oscillator for frequency downconversion. The processor 21 may decode and demodulate a radio signal received through a reception antenna to restore data originally transmitted by the transmission apparatus 10.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될(configured) 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더는 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output,MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.The RF units 13, 23 have one or more antennas. The antenna transmits a signal processed by the RF units 13 and 23 to the outside under the control of the processors 11 and 21, or receives a radio signal from the outside to receive the RF unit 13. , 23). Antennas are also called antenna ports. Each antenna may correspond to one physical antenna or may be configured by a combination of more than one physical antenna elements. The signal transmitted from each antenna can no longer be decomposed by the receiver 20. A reference signal (RS) transmitted in correspondence with the corresponding antenna defines the antenna as viewed from the perspective of the receiver 20, and whether the channel is a single radio channel from one physical antenna or includes the antenna. Regardless of whether it is a composite channel from a plurality of physical antenna elements, the receiver 20 enables channel estimation for the antenna. That is, the antenna is defined such that a channel carrying a symbol on the antenna can be derived from the channel through which another symbol on the same antenna is delivered. In the case of an RF unit that supports a multi-input multi-output (MIMO) function for transmitting and receiving data using a plurality of antennas, two or more antennas may be connected.
전송장치(10)는 본 발명에 따른 폴라 인코더를 포함하도록 구성되며, 수신장치(20)는 본 발명에 따른 폴라 디코더를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전송장치(10)의 프로세서(11)는 본 발명에 따른 폴라 인코딩을 수행하도록 구성될 수 있고, 수신장치(20)의 프로세서(21)는 본 발명에 따른 폴라 디코딩을 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 폴라 인코더가 전송장치(10)의 프로세서(11)의 일부로서 구성될 수 있고, 본 발명에 따른 폴라 디코더는 수신장치(20)의 프로세서(21)의 일부로서 구성될 수 있다.The transmitter 10 may be configured to include a polar encoder according to the present invention, and the receiver 20 may be configured to include a polar decoder according to the present invention. For example, processor 11 of transmitter 10 may be configured to perform polar encoding according to the present invention, and processor 21 of receiver 20 is configured to perform polar decoding according to the present invention. Can be. That is, the polar encoder according to the present invention may be configured as part of the processor 11 of the transmitter 10, and the polar decoder according to the present invention may be configured as part of the processor 21 of the receiver 20. have.
본 발명에서 전송장치(10)의 프로세서(11)는 폴라 코드의 출력 비트 시퀀스, 즉, 폴라 인코더의 출력 비트 시퀀스에 레이트 매칭을 적용할 수 있다. 상기 프로세서(11)는 상기 출력 비트 시퀀스에 대해 레이트 매칭을 위한 반복이 수행되는 방향과 레이트 매칭을 위한 펑처링이 수행되는 방향을 갖게 적용하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 프로세서(11)는 머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 입력 정보를 통해 인코딩하여 길이 N인 제1 출력 비트 시퀀스 생성할 수 있다. 상기 프로세서는 전송 비트 수 M과 머더 코드 크기 N이 다르면 상기 제1 출력 비트 시퀀스를 레이트-매칭하며, 상기 제1 입력 시퀀스가 레이트 매칭되어 얻어진 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하도록 상기 RF 유닛(13)을 제어한다. M>N이면 상기 제2 출력 비트 시퀀스는 상기 제1 출력 비트 시퀀스에 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 일부 또는 전부가 부가된 시퀀스에 해당할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(11)는, M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스와 함께 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 비트들 중 특정 순서대로, 즉, 시퀀스 방향으로, M-N개 비트를 더 전송하도록 상기 RF 유닛(13)을 제어할 수 있다. M<N이면 상기 제2 출력 비트 시퀀스는 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 일부가 제외된 시퀀스에 해당할 수 있다. 즉, 상기 프로세서(11)는, M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 상기 특정 순서와 동일한 순서대로, 즉, 동일한 방향으로 N-M개 비트를 제외하도록 구성되며, 나머지 M개 비트들을 전송하도록 상기 RF 유닛(13)을 제어할 수 있다.In the present invention, the processor 11 of the transmitter 10 may apply rate matching to the output bit sequence of the polar code, that is, the output bit sequence of the polar encoder. The processor 11 may be configured to apply a direction in which repetition for rate matching is performed and a direction in which puncturing for rate matching is performed with respect to the output bit sequence. In detail, the processor 11 may generate a first output bit sequence having a length N by encoding the input information using a polar code having a mother code size N. The processor unit rate-matches the first output bit sequence if the number of transmission bits M and the mother code size N are different, and transmits the second output bit sequence obtained by rate matching the first input sequence. To control. If M> N, the second output bit sequence may correspond to a sequence in which some or all of the first output bit sequence is added to the first output bit sequence. For example, the processor 11 further transmits MN bits in a specific order of bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence, that is, in a sequence direction, when M> N. The RF unit 13 can be controlled to If M <N, the second output bit sequence may correspond to a sequence in which some of the first output bit sequences are excluded. That is, if M> N, the processor 11 is configured to exclude NM bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence, that is, in the same direction, and to transmit the remaining M bits. The RF unit 13 may be controlled.
본 발명에서 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)로부터 신호를 수신하여 상기 수신장치(20)의 프로세서(21)에 전달한다. 상기 프로세서(21)는 머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 상기 수신된 신호에 디코딩을 수행함으로써 원본 신호로 복원한다. 상기 프로세서(21)는 상기 전송장치(10)에서 사용한 상기 특정 순서를 알고 있으므로 펑처링된 비트 부분과 반복된 비트 부분을 알 수 있으므로, 펑처링된 비트 부분 혹은 반복된 비트 부분에 대한 정보를 상기 수신된 신호에 대한 디코딩에 이용할 수 있다.In the present invention, the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a signal from the transmitting device 10 and transmits the signal to the processor 21 of the receiving device 20. The processor 21 restores the original signal by decoding the received signal using a polar code having a mother code size N. Since the processor 21 knows the punctured bit portion and the repeated bit portion since the processor 21 knows the specific order used by the transmission apparatus 10, the processor 21 may provide information about the punctured bit portion or the repeated bit portion. It can be used to decode the received signal.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the invention disclosed as described above is provided to enable those skilled in the art to implement and practice the invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I can understand that you can. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국 또는 사용자기기, 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention may be used in a base station or user equipment or other equipment in a wireless communication system.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 전송장치가 정보를 전송함에 있어서,In transmitting information in a wireless communication system,
    머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 입력 정보를 인코딩하여 길이 N인 제1 출력 비트 시퀀스 생성;Encoding input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N;
    전송 비트 수 M과 머더 코드 크기 N이 다르면 상기 제1 출력 비트 시퀀스를 레이트-매칭하여 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하는 것을 포함하며,Transmitting the second output bit sequence by rate-matching the first output bit sequence if the number of transmission bits M and the mother code size N are different;
    상기 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하는 것은:Transmitting the second output bit sequence is:
    M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스와 함께 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 비트들 중 특정 순서대로 M-N개 비트를 더 전송하는 것을 포함하고,If M> N, then transmitting M-N bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence;
    M<N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 상기 특정 순서와 동일한 순서대로 N-M개 비트를 제외한 나머지 M개 비트들을 전송하는 것을 포함하는,If M <N, then transmitting the remaining M bits except N-M bits in the same order as the specific order of the first output bit sequence,
    정보 전송 방법.How to send information.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 내림차순이며,The specific order is a descending order of reliability of input bit positions of the polar code,
    상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들인,The M-N bits are output bits having the same index as the M-N input bit positions with the highest reliability, and the N-M bits are output bits corresponding to the N-M input bit positions with the highest reliability;
    정보 전송 방법.How to send information.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 오름차순이며,The specific order is an ascending order of reliability of input bit positions of the polar code,
    상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들인,The M-N bits are output bits with the same index as the M-N input bit positions with the lowest reliability, and the N-M bits are output bits corresponding to the N-M input bit positions with the lowest reliability,
    정보 전송 방법.How to send information.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 특정 순서는 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 최하위 비트부터 오름차순인,The specific order is ascending from the least significant bit of the first output bit sequence;
    정보 전송 방법.How to send information.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 특정 순서는 제1 출력 비트 시퀀스의 최상위 비트부터 내림차순인,The specific order is descending from the most significant bit of the first output bit sequence;
    정보 전송 방법.How to send information.
  6. 무선 통신 시스템에서 전송장치가 정보를 전송함에 있어서,In transmitting information in a wireless communication system,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및A radio frequency (RF) unit, and
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:A processor configured to control the RF unit, the processor comprising:
    머더 코드 크기 N인 폴라 코드를 이용하여 입력 정보를 인코딩하여 길이 N인 제1 출력 비트 시퀀스 생성;Encoding input information using a polar code of mother code size N to generate a first output bit sequence of length N;
    전송 비트 수 M과 머더 코드 크기 N이 다르면 상기 제1 출력 비트 시퀀스를 레이트-매칭하여 제2 출력 비트 시퀀스를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성되되, 상기 프로세서는,Control the RF unit to rate-match the first output bit sequence to transmit a second output bit sequence if the number of transmit bits M and the mother code size N are different, wherein the processor is configured to:
    M>N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스와 함께 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 비트들 중 특정 순서대로 M-N개 비트를 더 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어, 및If M> N, then control the RF unit to further transmit M-N bits in a specific order among the bits of the first output bit sequence together with the first output bit sequence, and
    M<N이면, 상기 제1 출력 비트 시퀀스 중 상기 특정 순서와 동일한 순서대로 N-M개 비트를 제외한 나머지 M개 비트들을 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된,And if M <N, control the RF unit to transmit the remaining M bits except N-M bits in the same order as the particular order of the first output bit sequence;
    정보 전송 장치.Information transmission device.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 내림차순이며,The specific order is a descending order of reliability of input bit positions of the polar code,
    상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 높은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들인,The M-N bits are output bits having the same index as the M-N input bit positions with the highest reliability, and the N-M bits are output bits corresponding to the N-M input bit positions with the highest reliability;
    정보 전송 장치.Information transmission device.
  8. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 특정 순서는 상기 폴라 코드의 입력 비트 위치들의 신뢰도의 오름차순이며,The specific order is an ascending order of reliability of input bit positions of the polar code,
    상기 M-N개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 M-N개 입력 비트 위치들과 같은 인덱스를 갖는 출력 비트들이며, 상기 N-M개 비트들은 신뢰도가 가장 낮은 N-M개 입력 비트 위치들에 대응하는 출력 비트들인,The M-N bits are output bits with the same index as the M-N input bit positions with the lowest reliability, and the N-M bits are output bits corresponding to the N-M input bit positions with the lowest reliability,
    정보 전송 장치.Information transmission device.
  9. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 특정 순서는 상기 제1 출력 비트 시퀀스의 최하위 비트부터 오름차순인,The specific order is ascending from the least significant bit of the first output bit sequence;
    정보 전송 장치.Information transmission device.
  10. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 특정 순서는 제1 출력 비트 시퀀스의 최상위 비트부터 내림차순인,The specific order is descending from the most significant bit of the first output bit sequence;
    정보 전송 장치.Information transmission device.
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