本申请要求2017年1月9日提交的名称为“broadcastingchannelenhancementwithpolarcode”的专利申请号为62/443,851的美国临时专利申请；2017年11月23日提交的名称为“nrpbchbitpositiondesign”的专利申请号为62/590,278的美国临时专利申请；2017年11月29日提交的名称为“pbchbitmappingdesignbeforefirstpbchscrambling”的专利申请号为62/592,389的美国临时专利申请的优先权，上述各个文献的主题通过引用并入本文。所公开的实施方式涉及广播信道设计，更具体地讲，涉及下一代5g新无线电(nr)移动通信网络中的利用极化码的物理广播信道(pbch)设计。
背景技术：
：长期演进(lte)系统提供高峰值数据速率、低延迟、改进的系统容量以及由简单的网络架构带来的低运营成本。lte系统还提供与较老的无线网络(例如，gsm、cdma和通用移动电信系统(umts))的无缝集成。在lte系统中，演进通用地面无线电接入网络(e-utran)包括与多个移动站(称为用户设备(ue))通信的多个演进节点b(enodeb或enb)。考虑增强lte系统以使得其可满足或超过高级国际移动电信(imt-advanced)第四代(4g)标准。在lte网络中，物理广播信道(physicalbroadcastchannel，pbch)用于向不同的ue广播信息。估计下一代5g新无线电(nr)系统的信号带宽对于低于6ghz频带，将其增加至高达数百mhz，在毫米波频带的情况下甚至增加至ghz的值。此外，nr峰值速率要求可高达20gbps(是lte的十倍以上)。5gnr系统中的三个主要应用包括毫米波技术、小小区接入和免授权频谱传输下的增强移动宽带(enhancedmobilebroadband，embb)、超可靠低延迟通信(ultra-reliablelowlatencycommunications，urllc)和大规模机器型通信(massivemachine-typecommunication，mtc)。还支持载波内的embb和urllc的复用。针对nr-pbch传输采用极化编码(polarcoding)。nr-pbch承载附有crc的主控制信息(例如，与lte中的mib类似)，该主控制信息包括系统带宽、混合自动重传请求(harq)信息、系统帧号(sfn)、定时信息等。具体地，nr-pbch使用512比特极化码来承载总共56个数据比特。然而，不同的极化码比特信道具有不同的信道可靠性。寻求一种nr-pbch比特映射设计以增强nr-pbch解码性能。技术实现要素：提出了一种新的无线电物理广播信道(nr-pbch)的比特映射方法，以改进极化码下的nr-pbch解码性能。针对nr-pbch传输采用极化编码。nr-pbch承载附有24比特的循环冗余校验(crc)的32个信息比特，其包括系统带宽、混合自动重传请求(harq)信息、系统帧号(sfn)、定时信息等。具体地，nr-pbch使用512比特极化码来承载总共56个数据比特。不同的极化码比特信道具有不同的信道可靠性。作为一般规则，最可靠的极化码比特信道用于56个数据比特。根据新颖方面，在32个nr-pbch信息比特内，一些信息比特在特定条件下可为解码器所知，因此被置于最不可靠的极化码比特位置。因此，通过在极化码的输入比特位置正确地映射nr-pbch数据比特，当可利用先验已知比特时，改善nr-pbch解码性能。在一个实施方式中，发送机在移动通信网络中生成多个信息比特。所述多个信息比特包含在一个或多个条件下多个接收机已知的定时相关比特集合。发送机对所述多个信息比特执行比特映射，使得该定时相关比特集合具有预定义顺序。发送机使用极化编码器来对所述多个信息比特进行编码。作为比特映射的结果，定时相关比特集合被置于极化编码器的基本上最不可靠的输入比特位置。发送机经由所分配的物理广播信道(pbch)来广播经编码的比特。其它实施方式和优点在下面的详细描述中描述。该
发明内容并不打算限定本发明。本发明由权利要求书限定。附图说明附图示出了本发明的实施方式，在附图中相似的标号指示相似的组件。图1示出根据一个新颖方面的具有增强物理广播信道(nr-pbch)设计的下一代新无线电(nr)移动通信网络。图2示出根据本发明的实施方式的基站和用户设备的简化框图。图3示出根据一个新颖方面的用于nr-pbch信息比特的极化编码的示例。图4示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第一实施方式。图5示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第二实施方式。图6示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第三实施方式。图7示出根据本发明的实施方式的nr-pbch比特映射和编码处理的简化框图。图8示出通过在nr-pbch比特加扰之前按照特定顺序放置定时相关比特的nr-pbch比特映射的示例。图9是根据一个新颖方面的利用极化编码的增强nr-pbch比特映射的方法的流程图。具体实施方式现在将详细参照本发明的一些实施方式，其示例示出于附图中。图1示出根据一个新颖方面的具有增强物理广播信道(pbch)设计的下一代新无线电(nr)移动通信网络。移动通信网络100是包括基站bs101和多个用户设备ue102、ue103和ue104的ofdm/ofdma系统。当存在要从bs发送到ue的下行链路分组时，各个ue获得下行链路指派，例如物理下行链路共享信道(pdsch)中的无线电资源的集合。当ue需要在上行链路中向bs发送分组时，ue从bs获得指派物理上行链路共享信道(pusch)的许可，其中，该pusch由上行链路无线电资源的集合组成。ue从专门针对该ue的nr-pdcch获得下行链路或上行链路调度信息。另外，也在nr-pdcch中将广播控制信息发送到小区中的所有ue。由nr-pdcch承载的下行链路和上行链路调度信息以及广播控制信息一起被称为下行链路控制信息(downlinkcontrolinformation，dci)。此外，nr物理广播信道(nr-pbch)用于向ue广播主信息块(mib)。mib是在不管是否存在任何ue情况下，由服务基站广播的非常重要的消息或信息。mib在也由服务基站广播的其它系统信息块(sib)当中是首要的。mib是承载以下信息的32比特数据块：3比特的系统带宽，3比特的物理混合arq指示符信道(phich)信息，10比特的系统帧号(sfn)，6比特的同步信号块时间索引(ssbi)，一个半无线电帧比特，为未来使用预留的其它比特。从高层到物理层接收mib有效载荷，并且物理层将遵循以下处理：crc生成(24比特crc)并附着到mib、极化编码、速率匹配、加扰、交织、调制等，最后经由为物理层nr-pbch分配的无线电资源广播。在基于ofdma下行链路的3gpplte系统中，无线电资源被分割成无线电帧和子帧，各个子帧包括两个时隙(slot)，并且在时域中，各个时隙具有七个ofdma符号。根据系统带宽，在频域中，各个ofdma符号还由多个ofdma子载波组成。资源网格的基本单元被称为资源元素(re)，其跨越一个ofdma符号上的ofdma子载波。与lte参数配置(子载波间隔和符号长度)相比，在下一代5gnr系统中，支持多种参数配置，并且根据参数配置的类型，无线电帧结构有点不同。然而，不管参数配置如何，一个无线电帧的长度总为10毫秒，并且子帧/时隙的长度总为1毫秒。pbch的传输周期是物理层的两个连续pbch传输之间的持续时间。物理层在所有无线电帧的子帧/时隙0上每隔10毫秒发送pbch。因为pbch承载mib，该mib仅可在距第一次pbch传输40毫秒之后改变，所以4个连续pbch内的内容保持相同。在图1的示例中，nr-pbch110用于bs101向ue广播mib。具体地，nr-pbch使用512比特极化码来承载总共56个数据比特。在步骤121中，对nr-pbch信息比特(32比特)执行比特加扰。在步骤122中，生成24比特crc并附着到nr-pbch信息比特上。在步骤123中，对具有crc的nr-pbch的总共56个数据比特执行比特交织。在步骤124中，应用极化编码。然而，不同的极化码比特信道具有不同的信道可靠性。作为一般规则，为56个数据比特使用最可靠的极化码比特信道。根据新颖方面，在32个nr-pbch信息比特内，一些信息比特是接收ue的解码器已知的，因此被置于最不可靠的极化码比特位置。因此，通过在极化编码的输入比特位置正确地映射nr-pbch数据比特，改善nr-pbch解码性能。要注意的是，步骤125的nr-pbch比特映射可在步骤124的极化编码之前或者在步骤121的比特加扰之前进行，以实现相同的nr-pbch解码性能增益。图2示出根据本发明的实施方式的基站201和用户设备211的简化框图。对于基站201，天线207发送和接收无线电信号。与天线耦接的rf收发器模块206从天线接收rf信号，将这些rf信号转换为基带信号并将其发送到处理器203。rf收发器206还转换从处理器接收的基带信号，将其转换为rf信号并发出到天线207。处理器203处理所接收的基带信号并调用不同的功能模块以执行基站201中的功能。存储器202存储程序指令和数据209以控制基站的操作。在ue211中存在类似的配置，其中天线217发送和接收rf信号。与天线耦接的rf收发器模块216从天线接收rf信号，将这些rf信号转换为基带信号并将其发送到处理器213。rf收发器216还转换从处理器接收的基带信号，将其转换为rf信号并发出到天线217。处理器213处理所接收的基带信号并调用不同的功能模块以执行ue211中的功能。存储器212存储程序指令和数据219以控制ue的操作。基站201和ue211还包括多个功能模块和电路以执行本发明的一些实施方式。不同的功能模块和电路可通过软件、固件、硬件或其任何组合来实现。在一个示例中，各个功能模块或电路包括处理器以及对应程序代码。例如，当由处理器203和213执行(例如，经由执行程序代码209和219)时，功能模块和电路允许基站201将mib和其它控制信息进行编码并发送到ue211，并且允许ue211相应地接收和解码mib和其它控制信息。在一个实施方式中，基站201经由控制电路208来为nr-pbch传输分配无线电资源集合，并且经由映射模块205将mib信息映射到所分配的re。然后，经由编码器204将nr-pbch中承载的mib信息调制并编码以由收发器206经由天线207进行发送。ue211经由天线217由收发器216接收mib信息。ue211经由控制电路218确定为nr-pbch传输分配的无线电资源，并且经由收集器215收集所分配的re。然后，ue211经由解码器214从所收集的re解调并解码mib信息。在一个示例中，编码器204应用极化编码并在极化编码之前执行nr-pbch比特映射以改进nr-pbch的解码性能。在信息论中，极化码是线性块纠错码。码构造是基于将物理信道变换为虚拟外信道的短内核码的多重递归级联。当递归次数变大时，虚拟信道往往要么具有高可靠性要么具有低可靠性，并且数据比特被分配给最可靠的信道。对于5gnr系统，由于极化性能的改进，在5gnr系统中针对广播信道和控制信道采用极化码。图3示出根据一个新颖方面的用于nr-pbch信息比特的极化编码的示例。基于极化码的设计，各个极化码比特信道具有不同的质量，并且它们可由顺序列表表示。为了发送k个数据比特，从列表选择前k个最佳非打孔比特信道以加载数据比特。如果要发送k’<k比特，则k’个选择的比特索引将是k个比特索引的子集并且与总共k个最佳比特信道当中的较好的k’个比特信道对应。假设可能存在l个已知比特可用，则k’＝k-l，以使得l个已知比特被指派给总共k个最佳比特信道当中的l个最差比特信道。在l个比特已知的情况下，极化解码可将l个比特信道设定为冻结比特，以使得码变为仅发送k’个数据比特的较低速率码。因此，码速率差异将有助于具有已知比特的pbch的解码中的性能增益。图3描绘了8比特极化编码器。输入比特为u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7和u8，输出比特是y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7和y8，w是无线信道。各个输入比特具有与其比特位置关联的索引，并且各个输入比特与对应比特信道可靠性关联。比特信道可靠性这样排列：1为最佳，越大越不可靠，即，对于u1至u8按照可靠性的升序，比特信道质量顺序列表＝{87654321}。在图3的示例中，对于8比特信道，k＝6和l＝3。因此，最佳的k个比特信道是u3-u8。在最佳的k个比特信道当中，未知数据比特被指派给最可靠的比特位置：u8、u7和u6。可能已知的比特被指派给最不可靠的比特位置：u5、u4和u3。未用比特被设定为已知的零(冻结)：u2和u1。通过将未知数据比特指派在最可靠的比特位置，当其它数据比特已知时，解码错误率可降低。然后，这种用于极化码的比特映射设计可被应用于nr-pbch编码，其中特定nr-pbch信息比特可能为解码器已知。图4示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第一实施方式。如早前描述，nr-pbch所承载的mib是具有32个信息比特和24个crc比特的总共56比特数据。32个信息比特包括以下信息：3比特的系统带宽，3比特的物理混合arq指示符信道(phich)信息，10比特的系统帧号(sfn)，6比特的ss块时间索引(ssbi)，一个半无线电帧(c0)比特，为未来使用预留的其它比特。如图4的410所描绘的，nr-pbch信息比特包括以下定时相关信息比特：10比特的sfn(s9至s0)、1比特的c0和3比特的ssbi(b5-b3)。在一个新颖方面，考虑在特定场景下一个或多个pbch字段是否可能具有已知比特值，pbch比特可按照预定义的顺序放置以用于极化编码，以允许潜在改进的pbch解码器性能，其中crc在此排序之后基于有效负载的顺序来计算。据观察，在特定场景下，一些pbch信息比特可能是解码器已知的。例如，在结合给定sfn假设的跨突发集下，sfns2和s1比特是已知的；对于同步网络，sfn比特和c0可为已知的；对于切换情况，sfn先验已知，等等。因此，提出十个sfn比特s9至s0加一个c0比特应该被放置到极化编码器输入的不可靠比特位置，以用于利用已知值优化性能增益。在一个具体示例中，对于512比特极化编码器，k＝56并且l＝11。如图4的框420所描绘，按照可靠性升序，极化编码器比特索引与最不可靠的比特信道对应的方式来放置11个已知比特(sfn和c0)。仿真结果表明，这种nr-pbch比特映射可为接收机ue处的mib解码提供大约1db的性能增益。图5示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第二实施方式。在结合给定ssbi(ss块定时索引)假设的突发集内下，ssbi比特可为已知的。为了测量和移动性管理，ue需要最多三个ssbi比特以用于pbch。ssbi比特和c0首先跳过pbch加扰，并且可在没有sfn假设的情况下跨突发集进行组合。在一个新颖方面，提出了可将三个ssbi比特b3、b4、b5和一个c0比特放置到极化编码器输入的具有最小比特索引的靠前位置，这允许接收机ue对ssbi比特和c0比特执行有效提取和跨突发集组合。如图5所示，对于上半部分大小n/2＝256极化子码，如框510所描绘，极化子码输出独立于所有其它输入数据比特。结果，通过将半无线电帧比特c0和三个ssbi比特(b3、b4、b5)放置到上极化子码的输入比特位置，其允许接收机独立地提取那些比特而无需将整个大小n＝512极化码解码。如箭头520所描绘，半无线电帧比特c0和三个ssbi比特b3、b4和b5被指派给具有最小索引247、253、254和255的四个输入比特索引，以实现接收机的解码延迟或复杂度降低。图6示出根据本发明的实施方式的用于极化编码的nr-pbch比特映射的第三实施方式。如图6的框610所描绘的，基于图4所示的nr-pbch比特映射的第一实施方式，sfn比特和c0比特被放置在以可靠性的升序比特索引与最不可靠的比特信道对应的极化编码器输入处。例如，针对s1、s2、c0和剩余sfn比特，分别选择编码器输入索引441、469、247、367、253、375、444、470、483、415和485。此外，基于如图5所示的nr-pbch比特映射的第二实施方式，ssbi比特和c0比特被放置在上极化子码中的比特索引具有最小索引值的极化编码器输入处。例如，针对比特c0、b3、b4和b5，分别选择编码器输入索引247、253、254和255。第一实施方式是为了利用已知值优化解码性能，而第二实施方式是为了降低解码延迟或复杂度并具有潜在的性能增益。然而，两个nr-pbch比特映射设计选项产生冲突。在第一实施方式下，输入比特索引253用于一个sfn比特。在第二实施方式下，相同的输入比特索引253用于一个ssbi比特。为了解决这种冲突，提出了基于第二实施方式输入索引253被预留用于一个ssbi比特(例如，比特b3)，而在第一实施方式下按照可靠性的升序的所有其它可用输入比特索引用于sfn和c0比特。如图6的框620所描绘，针对s1、s2、c0和剩余sfn比特，分别选择编码器输入比特索引441、469、247、367、375、444、470、483、415、485和473。具体地，具有次最差信道可靠性的输入比特索引473用于替换输入比特索引253。因此，pbch的11个已知比特仍被映射到极化编码器的基本上最不可靠的比特信道(例如，通过使用次最差的一个或两个比特信道)。仿真结果表明，这种pbch比特映射具有实质上相同的解码性能。图7示出根据本发明的实施方式的nr-pbch比特映射和编码处理的简化框图。在图7的示例中，nr-pbch使用512比特极化编码器来对总共56个pbch数据比特(包括32个信息比特和24个crc比特)进行编码。在步骤711中，对pbch信息比特(32比特)执行比特加扰。在步骤712中，生成24比特crc并附着到pbch信息比特，从而输出pbch数据比特c0，...，c55(56比特)。在步骤713中，对具有crc的总共56个phch数据比特执行比特交织，并输出交织的pbch数据比特c′0，...，c′55(56比特)。在步骤124中，对交织的pbch数据比特应用极化编码以用于pbch传输。如早前所示，为了改进pbch解码性能并降低pbch解码延迟/复杂度，如箭头730所描绘，在极化编码之前执行pbch比特映射，使得极化编码器之前的特定定时相关pbch数据比特按照特定顺序放置。然而，有时在比特加扰、crc编码和交织之前应用pbch比特映射功能。这样，pbch比特映射不受比特加扰影响，并且针对包括pbch、pdcch等的不同控制信道可共享针对比特加扰、crc编码、交织和极化编码的相同设计。根据新颖方面，在pbch比特加扰之前对pbch信息比特应用pbch比特映射功能(710)。如箭头720所描绘，pbch信息比特被映射到信息比特a0，...，a31。下表1-1示出通过将的索引j映射到a0，...，a31的索引g(j)来将pbch信息比特映射到信息比特a0，...，a31的一个示例。基于表1-1，用于sfn比特(s0-s9)的编码器输入位置的集合对应于信息比特位置集合a＝{24,6,7,10,30,8,17,18,23,16}，用于半无线电帧比特c0的编码器输入位置对应于信息比特位置b＝{0}，用于三个ssbi比特(b3、b4、b5)的编码器输入位置对应于信息比特位置集合c＝{2,3,5}。要注意的是，位置集合内的各个单独的比特位置可互换。在一个具体示例中，定时相关比特(s9、s8、s7、s6、s5、s4、s3、s2、s1、s0、c0、b5、b4、b3)分别被映射到(a16、a23、a18、a17、a8、a30、a10、a6、a24、a7、a0、a5、a3、a2)。剩余信息比特被映射到(a1、a4、a9、a11、a12、a13、a14、a15、a19、a20、a21、a22、a25、a26、a27、a28、a29、a31)。表1-1jg(j)jg(j)jg(j)jg(j)jg(j)jg(j)jg(j)jg(j)016488241231692014242128271235309713217112115252229282186101001411812221926253029317761151541913232027263131尽管pbch比特映射可发生在不同的位置，但是只要极化编码器输入之前的定时相关pbch数据比特按照相同的顺序放置，这种映射就具有等同效果。即，在极化编码器输入的结果c′0，...，c′55(56比特)当中，11个已知比特被置于基本上最不可靠的极化码比特位置。另外，三个ssbi比特和一个c0比特被置于靠前的极化码比特位置。图8示出通过在nr-pbch比特加扰之前按照特定顺序放置定时相关比特的nr-pbch比特映射的示例。在图8的示例中，全部56个pbch数据比特(0-31个信息比特和24个crc比特(crc0-crc23))被映射到具有基于先前所示的比特映射的索引的对应极化码比特位置，而剩余未列出的极化码索引被设定为冻结比特。更具体地，10个sfn比特被映射到pbch信息比特位置{24,6,7,10,30,8,17,18,23,16}，其与按照可靠性的升序具有索引441、469、367、375、444、470、483、415、485和473的极化码输入位置对应。半无线电帧比特c0和三个ssbi比特被映射到pbch信息比特位置{0,2,3,5}，其与具有最小索引247、253、254和255的极化码输入位置对应。图9是根据一个新颖方面的利用极化编码的增强nr-pbch比特映射的方法的流程图。在步骤901中，发送机在移动通信网络中生成多个信息比特。所述多个信息比特包含在一个或多个条件下多个接收机已知的定时相关比特集合。在步骤902中，发送机对所述多个信息比特执行比特映射，使得该定时相关比特集合具有预定义的顺序。在步骤903中，发送机使用极化编码器来对所述多个信息比特进行编码。作为比特映射的结果，定时相关比特集合被置于极化编码器的基本上最不可靠的输入比特位置。在步骤904中，发送机经由所分配的物理广播信道(pbch)来广播经编码的比特。尽管上面出于指导目的结合特定的具体实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不脱离如权利要求书中所阐述的本发明范围的情况下，可实践所描述的实施方式的各种特征的各种修改、更改和组合。当前第1页12