与HARQ相结合的基于原型图的低密度奇偶校验(LDPC)编码的制作方法
本申请要求2016年11月2日提交的美国临时申请no.62/416,504和2016年8月10日提交的美国临时申请no.62/372,966的权益，其内容通过引用结合于此。
背景技术：
极性码首先由erdalarikan在2009年7月的关于信息理论的ieee会报(ieeetransactionsoninformationtheory)的“信道极化：构造对称二进制输入无记忆信道的容量-实现码的方法(channelpolarization:amethodforconstructingcapacity-achievingcodesforsymmetricbinary-inputmemorylesschannels)”中引入。类似于turbo码和低密度奇偶校验(ldpc)码，极性码是容量实现码。极性码是线性块码，具有低编码和解码复杂度、非常低的误码平层和显式构造方案。
考虑n,k极性码，其中k是信息块长度，n是编码块长度。这里，值n被设置为2的幂，即，对于某个整数n，n＝2n。极性码的生成矩阵可以用
在关于极性码的初始论文中，引入了连续消除(sc)解码方案。一些高级的解码方案是基于sc解码开发的，这些解码方案包括连续取消列表(scl)解码(i.tai和a.vardy，“极性码列表解码(listdecodingofpolarcodes)”，arxiv：1206.0050v1，2012年5月)和crc辅助scl解码(k.niu和k.chen，“极性码的crc辅助解码(crc-aideddecodingofpolarcodes)”，ieee通信快报(ieeecommunicationsletters)，2012年10月)。
极性码是在编码和解码方面被良好构建的。良好极性码的设计依赖于k个信息比特至极性编码器的n个输入比特un的映射。原则上，所述k信息比特应该放在k个最佳比特信道(或最可靠的比特信道)上。未从信息比特映射的剩余n-k个输入比特称为冻结比特，其通常设置为0。冻结比特的位置集称为冻结集
有多种方法可以计算比特信道的可靠性。例如，巴塔恰里亚(bhattacharyya)界限、蒙特卡罗(monte-carlo)估计、全转换概率矩阵估计和高斯近似是计算比特信道可靠性的典型方式。这些方案具有不同的计算复杂度并且可以应用于不同的信道条件(h.vangala，e.viterbo和y.hong，“awgn信道的极性码构造的比较研究(acomparativestudyofpolarcodeconstructionsfortheawgnchannel)”，arxiv：1501.02473，2015年1月)。
如图2所示，极性编码器200的输出202处的比特数是2比特的幂。例如，图2示出了如x1-x8202所示的8个输出比特。这对极性码的使用施加了限制。在实际系统中，预先确定了多个信息比特的长度(k)和编码率(r)。这意味着编码块长度被确定为
极性码有几种可用的打孔方案。准均匀打孔方案(k.niu，k.chen和j.lin，“超越turbo码：速率兼容的打孔极性码(beyondturbocodes：rate-compatiblepuncturedpolarcodes)”，ieeeicc2013)和权重-1列减少方案(r.wang和r.liu，“一种新的极性码打孔方案(“anovelpuncturingschemeforpolarcodes)”，ieee通信快报(ieeecommunicationsletters)，2014年12月)是两种典型的打孔方案。应当注意，与turbo码或ldpc码不同，极性码的打孔方案与码构造有关。换句话说，根据从极性编码器的输出的哪些比特被打孔，将相应地调整冻结比特集合。冻结比特可以指保持固定的比特，例如，“0”或“1”，且可用于制作矩阵平方。
ldpc码最初由gallager(r.gallager，“低密度奇偶校验码(“lowdensityparitycheckcodes)”，麻省理工学院出版社，1963年8月)开发，并于1996年被重新发现(d.mackay和r.neal，“低密度奇偶校验码的近香浓极限性能(nearshannonlimitperformanceoflowdensityparitycheckcodes)”，电子快报(electronicsletters)，1996年7月)。ldpc码是线性块码，其可以使用稀疏二分图来构造。
ldpc码由稀疏奇偶校验矩阵定义。考虑(n,k)ldpc码，其中k是信息块长度，且n是编码块长度。其奇偶校验矩阵的大小为(n-k)×n，其多数元素为0。作为线性块码，ldpc码的编码基于其生成矩阵。ldpc码的解码基于置信传播算法或和积解码。
良好的ldpc码的设计依赖于其奇偶校验矩阵的设计。以确定性和系统方式构造的一种类型的ldpc码被称为准循环ldpc码(qc-ldpc)。有关qc-ldpc码的标准化实施，请参阅ieeestd802.11-2012，“无线lan媒体访问控制(mac)和物理层(phy)规范(wirelesslanmediumaccesscontrol(mac)andphysicallayer(phy)specifications)”。qc-ldpc码可以由其大小为j×l的基本矩阵b唯一地定义。
基本矩阵中的每个分量可以是p×p循环置换矩阵或全零矩阵。bi,j的正整数值表示循环置换矩阵，其从p×p单位矩阵循环右移bi,j。所述单位矩阵由bi,j＝0表示，而bi,j的负值表示全零矩阵。应该注意，n＝l·p。也可以提供右移或置换矩阵的其他方式。例如，矩阵的每个行向量可以相对于开始(proceeding)行向量向右旋转一个元素。
ldpc码被用于若干标准并用于许多通信系统，例如，用于数字电视卫星传输的dvb-s2标准、itu-tg.hn标准、10gbase-t以太网系统和wi-fi802.11标准。与蜂窝通信系统不同，上述系统不支持具有增量冗余(harq-ir)的混合自动重复请求(harq)。
在5g中，有一些用例使ldpc码特别有用。首先，存在用于超可靠和低延时(urllc)通信的用例，其次存在用于机器类型通信(mtc)的用例。
在使用软组合harq部署的通信系统中，错误接收的编码数据块通常存储在接收机而不是丢弃，并且当接收到重新发送的块时，组合这两个块。
软组合harq有两种主要方法：追赶合并(cc)和增量冗余(ir)。在追赶合并中，在每次重传时发送相同的信息。接收机通过最大比率组合来组合来自第一次传输和所有重传的接收比特。
在增量冗余中，可以在每次重传时发送不同的信息。生成多组编码比特，每组编码比特表示同一组信息比特。重传通常使用与先前传输不同组的编码比特，其中通过对编码器输出进行打孔来生成不同的冗余版本。因此，在每次重传时，接收机获得额外信息。
技术实现要素：
公开了用于在蜂窝和其他通信系统中使用ldpc和极性码的实施例。在第一实施例中，相同的极性码可以用于连续的harq重传。在该实施例中，对于每次重传，可以与原始传输的一部分一起或不与原始传输的一部分一起发送较低数量的信息比特。可以构造该较低数量的信息比特以满足对极性码施加的幂2限制。替代地或组合地，不同的极性码方案可以用于连续重传中的每一者。
本文公开的其他实施例涉及ldpc码，特别是基于原型图的速率兼容ldpc码族。原型图矩阵可用于生成ldpc码的奇偶校验矩阵。为了支持ldpc码的较小的输入块长度(例如用于数据重传)，可以使用矩阵提升方法来从基本原型图矩阵生成原型图矩阵族。以这种方式，可以修改编码率以实现更高或更低的速率。
在蜂窝通信系统中，某些用户的信道资源量是有限的。例如，在lte中，在特定子帧中为每个用户提供特定数量的资源元素。应该以这样的方式利用这些资源元素：使用适当的编码方法并因此以良好选择的数据速率传送信息比特。
附图说明
可以从以下结合附图的示例给出的描述中获得更详细的理解，其中：
图1a是示出其中可以实现一个或多个公开的实施例的示例通信系统的系统图。
图1b是示出了根据实施例的可在图1a中所示的通信系统内使用的示例性无线发射/接收单元(wtru)的系统图。
图1c是示出了根据实施例的可在图1a中所示的通信系统内使用的示例性无线电接入网络(ran)和示例性核心网络(cn)的系统图。
图1d是示出了根据实施例的可在图1a中所示的通信系统内使用的另一示例性ran和另一示例性cn的系统图。
图2示出了具有n＝8编码块长度的极性编码器；
图3示出了增量冻结的示例；
图4示出了增量冻结的重传方案；
图5示出了所述增量冷冻方案中使用的不同极性码；
图6示出了用于重传的具有较小块长度的极性码；
图7示出了在第二次传输之后解码，以实现利用减小大小的极性码混合自动重复请求方案的增量冗余；
图8示出了在第三次传输之后解码，以实现利用减小大小的极性码混合自动重复请求方案的增量冗余；
图9示出了通过忽略阶段2来将g8重用于g4的示例性实施；
图10示出了利用多样化极性码混合自动重复请求方案的更新的增量冻结，其中每次重传附加有循环冗余校验比特；
图11示出了在第二次传输之后的更新解码，以实现利用多样化极性码混合自动重复请求方案的增量冻结；
图12示出了通过应用不同的用于重传的打孔方案，对利用多样化极性码混合自动重复请求方案的增量冻结进行更新的方法；
图13示出了通过用于重传的不同打孔方案，对利用减小大小的极性码混合自动重复请求方案的增量冗余进行更新；
图14是具有混合自动重复请求支持的极性编码的流程图；
图15示出了基于低密度奇偶校验码产生的码字的结构；
图16示出了使用不同传输奇偶校验比特(paritybit)的第二次重传；
图17示出了重传，其中选择了不同传输奇偶校验比特；
图18示出了在编码块中使用不同起始点的不同重传；
图19示出了不同的重传，其中来自编码块的不同起始点被使用且一些系统比特被打孔；
图20示出了具有混合自动重复请求支持的低密度奇偶校验编码处理；和
图21示出了具有混合自动重复请求支持的低密度奇偶校验解码过程。
具体实施方式
图1a是示出了可以实施所公开的实施例的例示通信系统100的图示。该通信系统100可以是为多个无线用户提供语音、数据、视频、消息传递、广播等内容的多址接入系统。该通信系统100可以通过共享包括无线带宽在内的系统资源而使多个无线用户能够接入此类内容。举例来说，通信系统100可以使用一种或多种信道接入方法，例如码分多址(cdma)、时分多址(tdma)、频分多址(fdma)、正交fdma(ofdma)、单载波fdma(sc-fdma)、零尾唯一字dft扩展ofdm(ztuwdts-sofdm)、唯一字ofdm(uw-ofdm)、资源块过滤ofdm以及滤波器组多载波(fbmc)等等。
如图1a所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元(wtru)102a、102b、102c、102d、ran104/113、cn106/115、公共交换电话网络(pstn)108、因特网110以及其他网络112，然而应该了解，所公开的实施例设想了任意数量的wtru、基站、网络和/或网络部件。每一个wtru102a、102b、102c、102d可以是被配置成在无线环境中工作和/或通信的任何类型的设备。举例来说，任一wtru102a、102b、102c、102d都可被称为“站”和/或“sta”，其可以被配置成发射和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备(ue)、移动站、固定或移动订户单元、基于签约的单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、热点或mi-fi设备、物联网(iot)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴显示器(hmd)、车辆、无人机、医疗设备和应用(例如远程手术)、工业设备和应用(例如机器人和/或在工业和/或自动处理链环境中工作的其他无线设备)、消费类电子设备、以及在商业和/或工业无线网络上工作的设备等等。wtru102a、102b、102c、102d中的任意者可被可交换地称为ue。
通信系统100还可以包括基站114a和/或基站114b。每一个基站114a、114b可以是被配置成通过以无线方式与wtru102a、102b、102c、102d中的至少一个无线对接来促使其接入一个或多个通信网络(例如cn106/115、因特网110、和/或其他网络112)的任何类型的设备。举例来说，基站114a、114b可以是基地收发信台(bts)、节点b、e节点b、家庭节点b、家庭e节点b、gnb、nr节点b、站点控制器、接入点(ap)、以及无线路由器等等。虽然每一个基站114a、114b都被描述成了单个部件，然而应该了解。基站114a、114b可以包括任何数量的互连基站和/或网络部件。
基站114a可以是ran104/113的一部分，并且所述ran还可以包括其他基站和/或网络部件(未显示)，例如基站控制器(bsc)、无线电网络控制器(rnc)、中继节点等等。基站114a和/或基站114b可被配置成在名为小区(未显示)的一个或多个载波频率上发射和/或接收无线信号。这些频率可以处于授权频谱、无授权频谱或是授权与无授权频谱的组合之中。小区可以为相对固定或者有可能随时间变化的特定地理区域提供无线服务覆盖。小区可被进一步分成小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被分为三个扇区。由此，在一个实施例中，基站114a可以包括三个收发信机，也就是说，每一个收发信机都对应于小区的一个扇区。在实施例中，基站114a可以使用多输入多输出(mimo)技术，并且可以为小区的每一个扇区使用多个收发信机。举例来说，通过使用波束成形，可以在期望的空间方向上发射和/或接收信号。
基站114a、114b可以通过空中接口116来与wtru102a、102b、102c、102d中的一者或多者进行通信，其中所述空中接口可以是任何适当的无线通信链路(例如射频(rf)、微波、厘米波、微米波、红外线(ir)、紫外线(uv)、可见光等等)。空中接口116可以使用任何适当的无线电接入技术(rat)来建立。
更具体地说，如上所述，通信系统100可以是多址接入系统，并且可以使用一种或多种信道接入方案，例如cdma、tdma、fdma、ofdma以及sc-fdma等等。例如，ran104/113中的基站114a与wtru102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如通用移动电信系统(umts)陆地无线电接入(utra)，其中所述技术可以使用宽带cdma(wcdma)来建立空中接口115/116。wcdma可以包括如高速分组接入(hspa)和/或演进型hspa(hspa+)之类的通信协议。hspa可以包括高速下行链路(dl)分组接入(hsdpa)和/或高速ul分组接入(hsupa)。
在实施例中，基站114a和wtru102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如演进型umts陆地无线电接入(e-utra)，其中所述技术可以使用长期演进(lte)和/或先进lte(lte-a)和/或先进ltapro(lte-apro)来建立空中接口116。
在实施例中，基站114a和wtru102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如nr无线电接入，其中所述无线电技术可以使用新型无线电(nr)来建立空中接口116。
在实施例中，基站114a和wtru102a、102b、102c可以实施多种无线电接入技术。举例来说，基站114a和wtru102a、102b、102c可以共同实施lte无线电接入和nr无线电接入(例如使用双连接(dc)原理)。由此，wtru102a、102b、102c使用的空中接口可以通过多种类型的无线电接入技术和/或向/从多种类型的基站(例如enb和gnb)发送的传输来表征。
在其他实施例中，基站114a和wtru102a、102b、102c可以实施以下的无线电技术，例如ieee802.11(即无线高保真(wifi))、ieee802.16(全球微波接入互操作性(wimax))、cdma2000、cdma20001x、cdma2000ev-do、临时标准2000(is-2000)、临时标准95(is-95)、临时标准856(is-856)、全球移动通信系统(gsm)、用于gsm演进的增强数据速率(edge)以及gsmedge(geran)等等。
图1a中的基站114b可以是无线路由器、家庭节点b、家庭e节点b或接入点，并且可以使用任何适当的rat来促成局部区域中的无线连接，例如营业场所、住宅、车辆、校园、工业设施、空中走廊(例如供无人机使用)以及道路等等。在一个实施例中，基站114b与wtru102c、102d可以通过实施ieee802.11之类的无线电技术来建立无线局域网(wlan)。在实施例中，基站114b与wtru102c、102d可以通过实施ieee802.15之类的无线电技术来建立无线个人局域网(wpan)。在再一实施例中，基站114b和wtru102c、102d可通过使用基于蜂窝的rat(例如wcdma、cdma2000、gsm、lte、lte-a、lte-apro、nr等等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1a所示，基站114b可以直连到因特网110。由此，基站114b不需要经由cn106/115来接入因特网110。
ran104/113可以与cn106/115进行通信，其中所述cn可以是被配置成向一个或多个wtru102a、102b、102c、102d提供语音、数据、应用和/或借助网际协议语音(voip)服务的任何类型的网络。该数据可以具有不同的服务质量(qos)需求，例如不同的吞吐量需求、时延需求、容错需求、可靠性需求、数据吞吐量需求、以及移动性需求等等。cn106/115可以提供呼叫控制、记账服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分发等等，和/或可以执行用户验证之类的高级安全功能。虽然在图1a中没有显示，然而应该了解，ran104/113和/或cn106/115可以直接或间接地和其他那些与ran104/113使用相同rat或不同rat的ran进行通信。例如，除了与使用nr无线电技术的ran104/113相连之外，cn106/115还可以与使用gsm、umts、cdma2000、wimax、e-utra或wifi无线电技术的别的ran(未显示)通信。
cn106/115还可以充当供wtru102a、102b、102c、102d接入pstn108、因特网110和/或其他网络112的网关。pstn108可以包括提供简易老式电话服务(pots)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用了公共通信协议(例如tcp/ip网际协议族中的传输控制协议(tcp)、用户数据报协议(udp)和/或网际协议(ip))的全球性互联计算机网络设备系统。网络112可以包括由其他服务供应商拥有和/或运营的有线和/或无线通信网络。例如，网络112可以包括与一个或多个ran相连的另一个cn，其中所述一个或多个ran可以与ran104/113使用相同rat或不同rat。
通信系统100中一些或所有wtru102a、102b、102c、102d可以包括多模能力(例如，wtru102a、102b、102c、102d可以包括在不同无线链路上与不同无线网络通信的多个收发信机)。例如，图1a所示的wtru102c可被配置成与可以使用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信，以及与可以使用ieee802无线电技术的基站114b通信。
图1b是示出了例示wtru102的系统图示。如图1b所示，wtru102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收部件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示器/触摸板128、不可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统(gps)芯片组136以及其他周边设备138。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，wtru102还可以包括前述部件的任何子组合。
处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(dsp)、多个微处理器、与dsp核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)电路、其他任何类型的集成电路(ic)以及状态机等等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、和/或其他任何能使wtru102在无线环境中工作的功能。处理器118可以耦合至收发信机120，收发信机120可以耦合至发射/接收部件122。虽然图1b将处理器118和收发信机120描述成单独组件，然而应该了解，处理器118和收发信机120也可以集成在一个电子组件或芯片中。
发射/接收部件122可被配置成经由空中接口116来发射或接收去往或来自基站(例如基站114a)的信号。举个例子，在一个实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收rf信号的天线。作为示例，在实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收ir、uv或可见光信号的放射器/检测器。在实施例中，发射/接收部件122可被配置成发射和/或接收rf和光信号。应该了解的是，发射/接收部件122可以被配置成发射和/或接收无线信号的任何组合。
虽然在图1b中将发射/接收部件122描述成是单个部件，但是wtru102可以包括任何数量的发射/接收部件122。更具体地说，wtru102可以使用mimo技术。由此，在实施例中，wtru102可以包括两个或多个通过空中接口116来发射和接收无线电信号的发射/接收部件122(例如多个天线)。
收发信机120可被配置成对发射/接收部件122所要传送的信号进行调制，以及对发射/接收部件122接收的信号进行解调。如上所述，wtru102可以具有多模能力。因此，收发信机120可以包括允许wtru102借助多种rat(例如nr和ieee802.11)来进行通信的多个收发信机。
wtru102的处理器118可以耦合到扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128(例如液晶显示器(lcd)显示单元或有机发光二极管(oled)显示单元)，并且可以接收来自这些部件的用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128输出用户数据。此外，处理器118可以从诸如不可移除存储器130和/或可移除存储器132之类的任何适当的存储器中存取信息，以及将信息存入这些存储器。不可移除存储器130可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器132可以包括订户身份模块(sim)卡、记忆棒、安全数字(sd)记忆卡等等。在其他实施例中，处理器118可以从那些并非实际位于wtru102的存储器存取信息，以及将数据存入这些存储器，作为示例，此类存储器可以位于服务器或家庭计算机(未显示)。
处理器118可以接收来自电源134的电力，并且可被配置分发和/或控制用于wtru102中的其他组件的电力。电源134可以是为wtru102供电的任何适当设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池组(如镍镉(ni-cd)、镍锌(ni-zn)、镍氢(nimh)、锂离子(li-ion)等等)、太阳能电池以及燃料电池等等。
处理器118还可以耦合到gps芯片组136，该芯片组可被配置成提供与wtru102的当前位置相关的位置信息(例如经度和纬度)。作为来自gps芯片组136的信息的补充或替换，wtru102可以经由空中接口116接收来自基站(例如基站114a、114b)的位置信息，和/或根据从两个或更多个附近基站接收的信号定时来确定其位置。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，wtru102可以借助任何适当的定位方法来获取位置信息。
处理器118还可以耦合到其他周边设备138，其中所述周边设备可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如，周边设备138可以包括加速度计、电子指南针、卫星收发信机、数码相机(用于照片和/或视频)、通用串行总线(usb)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、
wtru102可以包括全双工无线电设备，其中对于该无线电设备来说，一些或所有信号(例如与用于ul(例如对传输而言)和下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的接收或传输可以是并发和/或同时的。全双工无线电设备可以包括借助于硬件(例如扼流线圈)或是凭借处理器(例如单独的处理器(未显示)或是凭借处理器118)的信号处理来减小和/或基本消除自干扰的干扰管理单元139。在实施例中，wtru102可以包括传送和接收一些或所有信号(例如与用于ul(例如对传输而言)或下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的半双工无线电设备。
图1c是示出了根据实施例的ran104和cn106的系统图示。如上所述，ran104可以在空中接口116上使用e-utra无线电技术来与wtru102a、102b、102c进行通信。所述ran104还可以与cn106进行通信。
ran104可以包括e节点b160a、160b、160c，然而应该了解，在保持符合实施例的同时，ran104可以包括任何数量的e节点b。每一个e节点b160a、160b、160c都可以包括在空中接口116上与wtru102a、102b、102c通信的一个或多个收发信机。在一个实施例中，e节点b160a、160b、160c可以实施mimo技术。由此，举例来说，e节点b160a可以使用多个天线来向wtru102a发射无线信号，和/或以及接收来自wtru102a的无线信号。
每一个e节点b160a、160b、160c都可以关联于一个特定小区(未显示)，并且可被配置成处理无线电资源管理决策、切换决策、ul和/或dl中的用户调度等等。如图1c所示，e节点b160a、160b、160c彼此可以通过x2接口进行通信。
图1c所示的cn106可以包括移动性管理实体(mme)162、服务网关(sgw)164以及分组数据网络(pdn)网关(或pgw)166。虽然前述的每一个部件都被描述成是cn106的一部分，然而应该了解，这其中的任一部件都可以由cn运营商之外的实体拥有和/或运营。
mme162可以经由s1接口连接到ran104中的每一个e节点b160a、160b、160c，并且可以充当控制节点。例如，mme142可以负责验证wtru102a、102b、102c的用户，执行承载激活/去激活处理，以及在wtru102a、102b、102c的初始附着过程中选择特定的服务网关等等。mme162还可以提供一个用于在ran104与使用其他无线电技术(例如gsm和/或wcdma)的其他ran(未显示)之间进行切换的控制平面功能。
sgw164可以经由s1接口连接到ran104中的每一个e节点b160a、160b、160c。sgw164通常可以路由和转发去往/来自wtru102a、102b、102c的用户数据分组。并且，sgw164还可以执行其他功能，例如在enb间的切换过程中锚定用户平面，在dl数据可供wtru102a、102b、102c使用时触发寻呼处理，以及管理并存储wtru102a、102b、102c的上下文等等。
sgw164可以连接到pgw166，所述pgw可以为wtru102a、102b、102c提供分组交换网络(例如因特网110)接入，以便促成wtru102a、102b、102c与启用ip的设备之间的通信。
cn106可以促成与其他网络的通信。例如，cn106可以为wtru102a、102b、102c提供电路交换网络(例如pstn108)接入，以便促成wtru102a、102b、102c与传统的陆线通信设备之间的通信。例如，cn106可以包括一个ip网关(例如ip多媒体子系统(ims)服务器)或与之进行通信，并且该ip网关可以充当cn106与pstn108之间的接口。此外，cn106可以为wtru102a、102b、102c提供针对其他网络112的接入，其中该网络可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。
虽然在图1a-1d中将wtru描述成了无线终端，然而应该想到的是，在某些典型实施例中，此类终端与通信网络可以使用(例如临时或永久性)有线通信接口。
在典型实施例中，所述其他网络112可以是wlan。
采用基础架构基本服务集(bss)模式的wlan可以具有用于所述bss的接入点(ap)以及与所述ap相关联的一个或多个站(sta)。所述ap可以接入或是对接到分布式系统(ds)或是将业务量送入和/或送出bss的别的类型的有线/无线网络。源于bss外部且去往sta的业务量可以通过ap到达并被递送至sta。源自sta且去往bss外部的目的地的业务量可被发送至ap，以便递送到相应的目的地。处于bss内部的sta之间的业务量可以通过ap来发送，例如源sta可以向ap发送业务量并且ap可以将业务量递送至目的地sta。处于bss内部的sta之间的业务量可被认为和/或称为点到点业务量。所述点到点业务量可以在源与目的地sta之间(例如在其间直接)用直接链路建立(dls)来发送。在某些典型实施例中，dls可以使用802.11edls或802.11z通道化dls(tdls)。使用独立bss(ibss)模式的wlan可不具有ap，并且处于所述ibss内部或是使用所述ibss的sta(例如所有sta)彼此可以直接通信。在这里，ibss通信模式有时可被称为“自组织”通信模式。
在使用802.11ac基础设施工作模式或类似的工作模式时，ap可以在固定信道(例如主信道)上传送信标。所述主信道可以具有固定宽度(例如20mhz的带宽)或是借助信令动态设置的宽度。主信道可以是bss的工作信道，并且可被sta用来与ap建立连接。在某些典型实施例中，所实施的可以是具有冲突避免的载波感测多址接入(csma/ca)(例如在802.11系统中)。对于csma/ca来说，包括ap在内的sta(例如每一个sta)可以感测主信道。如果特定sta感测到/检测到和/或确定主信道繁忙，那么所述特定sta可以回退。在指定的bss中，在任何指定时间可有一个sta(例如只有一个站)进行传输。
高吞吐量(ht)sta可以使用宽度为40mhz的信道来进行通信(例如借助于将宽度为20mhz的主信道与宽度为20mhz的相邻或不相邻信道相结合来形成宽度为40mhz的信道)。
甚高吞吐量(vht)sta可以支持宽度为20mhz、40mhz、80mhz和/或160mhz的信道。40mhz和/或80mhz信道可以通过组合连续的20mhz信道来形成。160mhz信道可以通过组合8个连续的20mhz信道或者通过组合两个不连续的80mhz信道(这种组合可被称为80+80配置)来形成。对于80+80配置来说，在信道编码之后，数据可被传递并经过一个分段解析器，所述分段解析器可以将数据非成两个流。在每一个流上可以单独执行反向快速傅里叶变换(ifft)处理以及时域处理。所述流可被映射在两个80mhz信道上，并且数据可以由执行传输的sta来传送。在执行接收的sta的接收机上，用于80+80配置的上述操作可以是相反的，并且组合数据可被发送至介质接入控制(mac)。
802.11af和802.11ah支持次1ghz工作模式。与802.11n和802.11ac相比，在802.11af和802.11ah中使用信道工作带宽和载波有所缩减。802.11af在tv白空间(tvws)频谱中支持5mhz、10mhz和20mhz带宽，并且802.11ah支持使用非tvws频谱的1mhz、2mhz、4mhz、8mhz和16mhz带宽。根据某些典型实施例，802.11ah可以支持仪表类型控制/机器类型通信(例如宏覆盖区域中的mtc设备)。mtc可以具有某种能力，例如包含了支持(例如只支持)某些和/或有限带宽在内的受限能力。mtc设备可以包括电池，并且该电池的电池寿命高于阈值(例如用于保持很长的电池寿命)。
对于可以支持多个信道和信道带宽的wlan系统(例如，802.11n、802.11ac、802.11af以及802.11ah)来说，所述wlan系统包括一个可被指定成主信道的信道。所述主信道的带宽可以等于bss中的所有sta所支持的最大公共工作带宽。主信道的带宽可以由某一个sta设置和/或限制，其中所述sta源自在支持最小带宽工作模式的bss中工作的所有sta。在关于802.11ah的示例中，即使bss中的ap和其他sta支持2mhz、4mhz、8mhz、16mhz和/或其他信道带宽工作模式，但对支持(例如只支持)1mhz模式的sta(例如mtc类型的设备)来说，主信道的宽度可以是1mhz。载波感测和/或网络分配矢量(nav)设置可以取决于主信道的状态。如果主信道繁忙(例如因为sta(其只支持1mhz工作模式)对ap进行传输)，那么即使大多数的频带保持空间并且可供使用，也可以认为整个可用频带繁忙。
在美国，可供802.11ah使用的可用频带是902mhz到928mhz。在韩国，可用频带是917.5mhz到923.5mhz。在日本，可用频带是916.5mhz到927.5mhz。依照国家码，可用于802.11ah的总带宽是6mhz到26mhz。
图1d是示出了根据实施例的ran113和cn115的系统图示。如上所述，ran113可以在空中接口116上使用nr无线电技术来与wtru102a、102b、102c进行通信。ran113还可以与cn115进行通信。
ran113可以包括gnb180a、180b、180c，但是应该了解，在保持符合实施例的同时，ran113可以包括任何数量的gnb。每一个gnb180a、180b、180c都可以包括一个或多个收发信机，以便通过空中接口116来与wtru102a、102b、102c通信。在一个实施例中，gnb180a、180b、180c可以实施mimo技术。例如，gnb180a、180b可以使用波束成形处理来向和/或从gnb180a、180b、180c发射和/或接收信号。由此，举例来说，gnb180a可以使用多个天线来向wtru102a发射无线信号，和/或接收来自wtru102a的无线信号。在实施例中，gnb180a、180b、180c可以实施载波聚合技术。例如，gnb180a可以向wtru102a传送多个分量载波(未显示)。这些分量载波的一个子集可以处于无授权频谱上，而剩余分量载波则可以处于授权频谱上。在实施例中，gnb180a、180b、180c可以实施协作多点(comp)技术。例如，wtru102a可以接收来自gnb180a和gnb180b(和/或gnb180c)的协作传输。
wtru102a、102b、102c可以使用与可扩缩参数配置(numerology)相关联的传输来与gnb180a、180b、180c进行通信。例如，对于不同的传输、不同的小区和/或不同的无线传输频谱部分来说，ofdm符号间隔和/或ofdm子载波间隔可以是不同的。wtru102a、102b、102c可以使用具有不同或可扩缩长度的子帧或传输时间间隔(tti)(例如包含了不同数量的ofdm符号和/或持续变化的绝对时间长度)来与gnb180a、180b、180c进行通信。
gnb180a、180b、180c可被配置成与采用独立配置和/或非独立配置的wtru102a、102b、102c进行通信。在独立配置中，wtru102a、102b、102c可以在不接入其他ran(例如e节点b160a、160b、160c)的情况下与gnb180a、180b、180c进行通信。在独立配置中，wtru102a、102b、102c可以使用gnb180a、180b、180c中的一者或多者作为移动锚点。在独立配置中，wtru102a、102b、102c可以使用无授权频带中的信号来与gnb180a、180b、180c进行通信。在非独立配置中，wtru102a、102b、102c会在与别的ran(例如e节点b160a、160b、160c)进行通信/相连的同时与gnb180a、180b、180c进行通信/相连。举例来说，wtru102a、102b、102c可以通过实施dc原理而以基本同时的方式与一个或多个gnb180a、180b、180c以及一个或多个e节点b160a、160b、160c进行通信。在非独立配置中，e节点b160a、160b、160c可以充当wtru102a、102b、102c的移动锚点，并且gnb180a、180b、180c可以提供附加的覆盖和/或吞吐量，以便为wtru102a、102b、102c提供服务。
每一个gnb180a、180b、180c都可以关联于特定小区(未显示)，并且可以被配置成处理无线电资源管理决策、切换决策、ul和/或dl中的用户调度、支持网络切片、实施双连接性、实施nr与e-utra之间的互通处理、路由去往用户平面功能(upf)184a、184b的用户平面数据、以及路由去往接入和移动性管理功能(amf)182a、182b的控制平面信息等等。如图1d所示，gnb180a、180b、180c彼此可以通过x2接口通信。
图1d所示的cn115可以包括至少一个amf182a、182b，至少一个upf184a、184b，至少一个会话管理功能(smf)183a、183b，并且有可能包括数据网络(dn)185a、185b。虽然每一个前述部件都被描述了cn115的一部分，但是应该了解，这其中的任一部件都可以被cn运营商之外的其他实体拥有和/或运营。
amf182a、182b可以经由n2接口连接到ran113中的一者或多者gnb180a、180b、180c，并且可以充当控制节点。例如，amf182a、182b可以负责验证wtru102a、102b、102c的用户，支持网络切片(例如处理具有不同需求的不同pdu会话)，选择特定的smf183a、183b，管理注册区域，终止nas信令，以及移动性管理等等。amf182a、1823b可以使用网络切片处理，以便基于wtru102a、102b、102c使用的服务类型来定制为wtru102a、102b、102c提供的cn支持。举例来说，针对不同的使用情况，可以建立不同的网络切片，所述使用情况例如为依赖于超可靠低时延(urllc)接入的服务、依赖于增强型大规模移动宽带(embb)接入的服务、和/或用于机器类型通信(mtc)接入的服务等等。amf162可以提供用于在ran113与使用其他无线电技术(例如lte、lte-a、lte-apro和/或诸如wifi之类的非3gpp接入技术)的其他ran(未显示)之间切换的控制平面功能。
smf183a、183b可以经由n11接口连接到cn115中的amf182a、182b。smf183a、183b还可以经由n4接口连接到cn115中的upf184a、184b。smf183a、183b可以选择和控制upf184a、184b，并且可以通过upf184a、184b来配置业务量路由。smf183a、183b可以执行其他功能，例如管理和分配ueip地址，管理pdu会话，控制策略实施和qos，以及提供下行链路数据通知等等。pdu会话类型可以是基于ip的，不基于ip的，以及基于以太网的等等。
upf184a、184b可以经由n3接口连接到ran113中的一者或多者gnb180a、180b、180c，这样可以为wtru102a、102b、102c提供对分组交换网络(例如因特网110)的接入，以便促成wtru102a、102b、102c与启用ip的设备之间的通信，upf184、184b可以执行其他功能，例如路由和转发分组、实施用户平面策略、支持多宿主pdu会话、处理用户平面qos、缓冲下行链路分组、以及提供移动性锚定处理等等。
cn115可以促成与其他网络的通信。例如，cn115可以包括或者可以与充当cn115与pstn108之间的接口的ip网关(例如ip多媒体子系统(ims)服务器)进行通信。此外，cn115可以为wtru102a、102b、102c提供针对其他网络112的接入，这其中可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。在一个实施例中，wtru102a、102b、102c可以经由对接到upf184a、184b的n3接口以及介于upf184a、184b与dn185a、185b之间的n6接口并通过upf184a、184b连接到本地数据网络(dn)185a、185b。
有鉴于图1a-1d以及关于图1a-1d的相应描述，在这里对照以下的一项或多项描述的一个或多个或所有功能可以由一个或多个仿真设备(未显示)来执行：wtru102a-d、基站114a-b、e节点b160a-c、mme162、sgw164、pgw166、gnb180a-c、amf182a-ab、upf184a-b、smf183a-b、dn185a-b和/或这里描述的其他任何设备(一个或多个)。这些仿真设备可以是被配置成模拟这里一个或多个或所有功能的一个或多个设备。举例来说，这些仿真设备可用于测试其他设备和/或模拟网络和/或wtru功能。
仿真设备可被设计成在实验室环境和/或运营商网络环境中实施关于其他设备的一项或多项测试。例如，所述一个或多个仿真设备可以在被完全或部分作为有线和/或无线通信网络一部分实施和/或部署的同时执行一个或多个或所有功能，以便测试通信网络内部的其他设备。所述一个或多个仿真设备可以在被临时作为有线和/或无线通信网络的一部分实施/部署的同时执行一个或多个或所有功能。所述仿真设备可以直接耦合到别的设备以执行测试，和/或可以使用空中无线通信来执行测试。
所述一个或多个仿真设备可以在未被作为有线和/或无线通信网络一部分实施/部署的同时执行包括所有功能在内的一个或多个功能。例如，所述仿真设备可以在测试实验室和/或未被部署(例如测试)的有线和/或无线通信网络的测试场景中使用，以便实施关于一个或多个组件的测试。所述一个或多个仿真设备可以是测试设备。所述仿真设备可以使用直接的rf耦合和/或借助了rf电路(作为示例，该电路可以包括一个或多个天线)的无线通信来发射和/或接收数据。
混合自动重复请求(harq)方案广泛用于蜂窝系统，例如hspa和lte。这些当前的蜂窝系统部署有用于turbo码的harq-cc方案或harq-ir方案。由于最近开发了极性码，因此在harq方案中使用极性码是有意义的。发射机可以在每次重传时简单地向接收机发送相同的编码比特集，而接收机可以在将其传递给正常极性解码器之前，组合来自不同重传的对数似然(ll)比(llr)或ll。在harq-ir方案中使用极性码也是有意义的。例如，在ieee802.11标准中经常使用llr来增强前向纠错的纠错概率。llr涉及知道可能是零比特的概率以及在接收机处正确接收一个比特的概率。该比特误码率可以被认为是传输介质或信道的性能。可以通过phy或mac或更高级别的信息元素将该误码率提供给蜂窝系统中的发射机。另一种方法可以是分析发射机处的ack/nack反馈并确定多个信道中的每一个的概率。
尽管许多通信系统(例如，ieee802.11系统)将ldpc码调整为其信道码，但由于各种原因，这些系统通常不使用harq方案。因此，在harq方案中使用ldpc码是有意义的。
在第一实施例中，描述了使用harq的极性码。b.li(b.li，“5g极性码(polarcodesfor5g)”，北美信息理论学院(northamericanschoolofinformationtheory)(nasit)，2015年8月)提出了一种在harq-ir方案中使用极性码的方法，称为增量冻结harq方案。假设要以初始编码率r发送k个信息比特。为了说明的目的，假设在下面的描述中编码块长度
可能的是，在第一次传输中，使用(n,k)极性码。这些k信息比特应映射到k个最可靠的比特信道。在所述第一次传输的解码失败的情况下，
在第二次传输的解码失败的情况下，
在第三次传输上的解码失败的情况下，可以在第四次传输中使用
图3示出了示例300，其中k＝12并且n＝16。还提供了信道不可靠的概率，在下文中称为比特信道的“不可靠性”302。在第一次传输304中，所有12个信息比特u1-u12都被置于高可靠性比特信道{4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16}上。在第二次传输306中，6个信息比特{u1,u2,u3,u5,u6,u7}被置于高度可靠的比特信道{8,12,13,14,15,16}上。这里，选择6个信息比特{u1,u2,u3,u5,u6,u7}，因为与其他信息比特{u7,u8,u9,u10,u11,u12}相比，它们在第一次传输中被放置在不太可靠的比特信道上。利用第二次传输306，这6个信息比特的可靠性增加，因为它们现在被置于更高可靠性的信道上。应该不断更新该可靠性信息，并且可以参考该可靠性信息以进一步重传。所述可靠性信息可以部分地由向发射机发送反馈的一个或多个接收机确定。所述反馈可以作为位图发送，并且可以包含在phy或mac控制元素(mac-ce)中发送。第三次传输308可以包括在四个高度可靠的信道上发送的信息比特{u1,u3,u4,u9}。第四次传输310可以包括在三个最可靠信道上发送的信息比特{u1,u2,u8}。
图4示出了整体增量冻结harq-ir方案。存在不同的harq重传方案，其中公开了两种备选harq重传方案。
在一个实施例中，公开了一种用于利用多样化极性码(ifdpc)harq的增量冻结的方案400。如图4所示，在初始传输402之后，相同的极性码用于所有重传404-408。不同于选择不同的极性码，而是选择不同数量的信息比特。例如，在第一次传输402中，选择k个信息比特410。在第二次传输404中，选择
使传输多样化的一种方式是在每次传输中使用特定的码构造方案的不同设计snr。例如，在第一次传输中使用的极性码可以基于某种构造方案，例如，bhattacharyya界限。在第二次传输中使用的极性码可以基于设计snrx2db。在第三次传输中使用的极性码基于设计snrx3db。在第四次传输中使用的极性码基于设计snrx4db等等。
使传输多样化的一种可替代方法是在每次传输中使用不同的码构造方案。例如，第一次传输中使用的极性码基于bhattacharyya界限；在第二次传输中使用的极性码基于monte-carlo估计。在第三次传输中使用的极性码基于完全转换概率矩阵估计等等。可以另外组合使用其他可替代极性码方案。
图5示出了harq-ir方案500，其中可以混合上述两种替代方式。例如，在第一次传输502中使用的极性码基于设计snrx1db处的bhattacharyya界限；在第二次传输504中使用的极性码基于设计snrx2db处的bhattacharyya界限；在第三次传输506中使用的极性码基于设计snrx3db处的高斯近似；在第四次传输508中使用的极性码基于在设计snrx4db处的全转换概率矩阵估计。bhattacharyya界限估计可以被认为是参数函数的无偏估计。
在另一个实施例中，提供了一种用于利用减小大小的极性码(irrspc)harq的增量冗余的方案。这里，公开了另一种harq方案，其基于用于重传的减小大小的极性码。该方案可以被认为是追赶合并和增量冗余的混合。该harq方案被称为irrspc方案。
如这里所使用的，k个信息比特被称为要发送的比特，并且初始编码率被称为r。为了便于说明，此时，假设编码块长度
图6示出了采用在重传中使用的较小块长度的极性码传输方法600。在第一次传输602中，使用(n,k)极性码。这k个信息比特被映射到k个最可靠的比特信道。在第一次传输上解码失败的情况下，
图7示出了接收机700的框图。如本文所述，接收机700执行的操作被称之为步骤，然而，本领域普通技术人员将认识到，所公开的步骤的某些元素可以与其他步骤重叠或者可以替换以下步骤的元素。在步骤a中，一旦接收机700接收到第二次传输，接收机700可以解调符号并获得传输比特的llr。假设n个传输比特的前半部分702是
在步骤b中，由
在步骤d中，来自
在第二次传输中存在解码失败的情况下，可以在第三次传输中使用
为了使第三次传输中的传输比特数保持与先前传输中的相同，可以选择第一次传输中的一半传输比特(即，
图8示出了在接收机800处执行的操作。在步骤a中，一旦接收机800接收到第三次传输，接收机可解调符号并获得所传输比特的llr。例如，假设n个传输比特的第一个四分之一802是
在步骤b中，由
在步骤c中，经由组合器820将由
在步骤d中，经由组合器824将由(n,k)极性码的编码比特的最后
在步骤e中，来自
在第三次传输上的解码失败的情况下，可以在第四次传输中使用
为了使第四次传输中的传输比特数与先前传输中使用的比特数相同，可以选择第一次传输中的传输比特的一半(即，
应该注意，所公开的附图3-13中的每一附图提供了用于每次重传中的比特分配的示例性方法。例如，在图6的第三次传输606中，
其他比特分配方式也是可能的。例如，在第三次传输中，
为了重用部分或全部极性编码器硬件来实现irrspc方案的减小大小极性码，公开了忽略极性编码器gn内的任何n级xor运算，以由极性编码器gn从n个输出比特产生
例如，从n＝8比特输出产生n’＝4比特输出，可以通过忽略任何n＝1阶段来实现极性编码器，这导致以下任何一种方法：选择[x1,x2,x3,x4]或[x5,x6,x7,x8]是为了忽略第三阶段；选择[x1,x3,x5,x7]或[x2,x4,x6,x8]是为了忽略第一阶段。
图9示出了8比特中的4比特的选择900。可以执行选择[x1,x2,x5,x6]或[x3,x4,x7,x8]以忽略第二阶段。可以相应地调整极性编码器的输入。以这种方式，第一阶段的比特(例如，[x1,x3,x5,x7]或[x2,x4,x6,x8])可不被忽略。第三阶段的比特(例如[x1,x2,x3,x4]或[x5,x6,x7,x8])也可以不予以忽略。在编码器侧忽略比特可以改善编码器和解码器侧的简易性。关于发射机和接收机处的功率使用也是如此。可以确定忽略的比特仅利用更好或最好的传输信道。
在另一实施例中，crc比特可用于重传。如上所述，高级极性解码器算法之一是crc(“循环冗余校验”)-辅助scl解码。根据该解码算法，一些crc比特被设置为极性编码器的输入，作为源信息比特的附加。这些crc比特可以用作从候选列表中选择一组解码比特的标准。
在所公开的harq方案中，没有指定crc比特是否被附加到信息块。在一个实施例中，crc比特可以包含在第一次传输中。然而，根据传输比特重选中使用的可靠性等级标准，理所当然地假设用于重传的信息比特不受crc保护。这可能导致解码性能下降。
为了在crc比特的帮助下实现更好的解码性能，公开了将crc比特附加到每次重传的信息比特。
图10示出了图5的ifdpcharq方案的扩展1000。如图10所示，crc比特1002-1008在每次重传之前被附加到信息比特1010-1016。由于在第一次传输10118、第二次传输1020、第三次传输1022和第四次传输1024中的每一个发送不同数量的信息比特，因此每次重传的crc比特的数量可以不同。通过附加crc，可以相应地更新解码算法，如图11所示。也可以应用类似的crc附加irrspc方案的扩展。
一方面，crc比特可用于改善极性码的性能。另一方面，它们可能增加极性码的开销，导致实际编码率降低。当信息块长度很小时，这种实际编码率降低是显著的。
考虑图10中所示的示例。在图10中，第一次传输1018的实际编码率是
因此，公开了对每次重传使用较小的crc大小。在一个实施例中，l1≥l2≥l3≥l4。例如，l1＝24,l2＝16,l3＝8,l4＝0,或l1＝24,l2＝8,l3＝8,l4＝0。在第一次传输可以采用32比特crc大小的示例中，重传可以是例如l1＝32,l2＝16,l3＝8,l4＝0，或者对于16比特crc，l1＝16l2＝8,l3＝8,l4＝0。
在另一实施例中，在重传中可以使用打孔方案。如上所述，假设极性编码器的输出比特数总是2的幂。但是，给定一定的信息块长度和编码率，编码块长度通常不是2的幂。因此，需要对极性编码器输出比特进行打孔。有几种打孔方案，例如准均匀打孔方案(k.niu，k.chen和j.lin，“超越turbo码：速率兼容的打孔极性码(beyondturbocodes：rate-compatiblepuncturedpolarcodes)”，ieeeicc2013)或权重-1列减少打孔方案(r.wang和r.liu，“一种新的极性码打孔方案(“anovelpuncturingschemeforpolarcodes)”，ieee通信快报(ieeecommunicationsletters)，2014年12月)等。每个打孔方案可以具有其应用领域。
利用harq重传，可以采用为不同重传部署不同的打孔方案，以通过分集来提高解码性能，以努力增加传输冗余。
图11示出了在ifdpcharq请求方案的第二次传输之后更新解码1100。参照图11，在接收到传输1102之后，使用(n,k)极性解码器1104对与传输1102相对应的比特进行极性解码。对应于(n,k)极性解码器1104的llr1106与第二次传输极性解码的llr1110进行组合1108。做出硬判决1112并执行crc辅助列表选择1114。crc辅助列表选择1114的输出被反馈到对应于第二次传输1116的极性解码器1118，作出硬判决1120，并且可以执行最终的crc辅助列表选择1122。
图12示出了可以结合ifdpcharq方案使用的更新的打孔方案1200。第一次传输1202与打孔方案11210相关联；第二次传输1204与打孔方案2相关联，第三次传输与打孔方案31214相关联，并且第四次传输1208与打孔方案41216相关联。如图12所示，在每次传输1202-1208处，输出n-m个比特。
图13示出了实施例1300，其中为irrspcharq方案采用的打孔方案是不同的。由于极性编码器的输出对于每次传输可能具有不同的长度，因此相应的打孔比特数也可能是不同的。假设对于在第i次传输中使用的极性码，打孔比特的数量是mi，则在第一次传输1302中发送n-m1比特1310，在第二次传输1304中发送n-m2比特1312-1314，在第三次传输1306中发送的n/4-m3比特1316-1320，并且在第四次传输1308中发送的n/8-m4比特1316-1320。对于第二次传输的一半内容，可以使用
图14示出了支持harq的极性编码方法1400。特别地，图14示出了支持harq的极性编码系统的示例性流程图。当从上层接收1402数据(例如，传输块)时，数据的crc被附加1404。整个数据集和crc被分割1406到较小的信息块大小以适合于极性码。
假设某些数据的最大重传次数是固定的，比如为t。然后，逐个码块操作1408具有t个循环。如果已达到最大重传次数1410，则执行码块级联1412。如果尚未达到最大重传次数1414，则进入循环。
在每个循环内，发射机首先确定要为该传输编码的信息比特1416。要为第一次传输编码的信息比特通常是整个信息比特块。要为后续重传编码的信息比特可以是整个信息块的子集。例如，根据基本增量冻结harq方案，可以在第二次传输中编码信息块的一半；可以在第三次传输中编码信息块的三分之一；可以在第四次传输中编码信息块的四分之一。通过irrspcharq方案，可以在第二次传输中编码信息块的一半；可以在第三次传输中编码信息块的四分之一；可以在第四次传输中编码信息块的八分之一。“信息比特选择”块1416处理上述过程。
除了为不同传输选择信息比特之外，可以更新要用于每次传输的极性码。例如，不同的极性码(具有与图5中所示相同的输出长度的极性码，或者具有图6中所示的不同输出长度的极性码)可用于不同的传输。该过程可以由图14中的“码构造”块1418处理。
应当注意，高级极性解码算法(crc-辅助scl)使用crc比特用于若干候选列表中的列表选择。为了启用该解码算法，将crc比特附加1420到信息比特。由于用于不同传输的信息比特可能不同，因此可能需要每次传输生成相应的crc比特。如在此所述的，为后续传输生成的crc比特数可以不同。该过程由图14中的“crc附着”块1420处理。
“极性编码器”块1422可以包括正常编码过程，如图2中所示。然后，可以在“打孔”块1424中使用本文描述的打孔方案对所得到的编码比特进行打孔。被打孔的比特被保存在缓冲器1426中以进行传输。为了减少延时，可以一次性生成并保存所有传输的编码比特。
应当注意，通过人为地将最大重传次数设置为1，该流程图也适用于追赶合并。
现在描述用于ldpc码的harq-ir。公开了基于用于构造任意大小的ldpc码的原型图或蓝图的速率兼容ldpc码族。原型图矩阵可用于生成ldpc码的奇偶校验矩阵h。在该方法中，首先将原型图设计和ldpc码设计用于非常低的编码率，然后以智能方式使用以生成不同的冗余版本(rv)。
该过程涉及的步骤被描述如下。
考虑一个基本原型图矩阵a。这可能是一个低码率原型图，例如，(爱立信，r1-164358，turbo码和ldpc码在低码率下的性能评估(performanceevaluationofturbocodesandldpccodesatlowercoderates)，3gpptsgranwg1会议#85)中的原型图矩阵。
假设该基本原型图矩阵a的大小为p×(p+k)，每个元素是[-1,z-1]范围内的整数值，其中z是提升值。通过以下列方式将a中的每个元素扩展为z×z矩阵，从原型图矩阵a生成相应的奇偶校验矩阵h：值“-1”表示全零矩阵；值“0”表示单位矩阵；其他整数值表示单位矩阵的循环右移版本。应注意，奇偶校验矩阵h的大小为(p·z)×[(p+k)·z]。这意味着输入块长度为k·z，奇偶校验比特数为p·z，编码率为
如上所示，来自基本原型图矩阵的ldpc码的输入块长度是k·z。为了支持ldpc码的不同的(例如，较小的)输入块长度，可以通过矩阵提升方法生成来自基本原型图矩阵a的原型图矩阵族。
可以基于整数zi从基本原型图矩阵a生成原型图矩阵ai，其中1≤zi≤z。ai的大小与a的大小相同，并且ai的每个元素等于a的对应元素模zi。这里，如果a中的元素是“-1”，那么它在ai中也是“-1”。
每个原型图矩阵ai对应于奇偶校验矩阵hi。通过以与基本原型图矩阵相同的方式将ai中的每个元素扩展为zi×zi矩阵来生成该奇偶校验矩阵。因此，hi的大小为(p·zi)×[(p+k)·zi]。这意味着输入块长度是k·zi，奇偶校验比特的数量是p·zi，并且编码率是
应该注意的是，并非1和z之间的每个整数都是zi的良好选择。一些整数值对zi无效，因为得到的奇偶校验矩阵hi在gf2(2的galois(伽罗瓦)域)中是不可逆的。如果没有考虑zi的离散选择，该原型图矩阵族支持k比特的信息比特粒度。如果进一步考虑zi的离散选择，则信息比特粒度可以是k比特的倍数。为了减小信息比特的粒度，可以应用一些缩短方案。具体地，为了一些良好的zi选择，将一些零填充添加到信息比特以将整体大小增加到zi。
如上所述，从原型图矩阵ai族产生的ldpc码的编码率是
在许多情况下，基于信道条件确定信道编码率r。然后，可以确定p的值使得
利用上述配置，可以支持不同的输入块大小和不同的编码率。最大信息块长度为k·z，最小编码率为
在许多通信系统中，某些用户的信道资源量是有限的。例如，在lte系统中，每个用户在子帧中被给予特定数量的资源元素(例如，nre)。给定信道条件，调制阶数被确定为每符号m比特，并且信道编码率被确定为r。这意味着要在子帧中发送的编码比特的总数是nre·m。该数量可以基于例如波形、参考符号、控制信息来调整。但是，在不失一般性的情况下，假设这是编码比特的总数。基于信道编码率r，可以找到适当的子矩阵大小p，使得
对于确定的p值，如果nre·m≤(k+p)·z，则可以通过单个ldpc编码操作生成所有编码比特。这里，可以选择提升值zi，使得(k+p)·zi接近nre·m。如果(k+p)·zi大于nre·m，则可以应用一些打孔操作。该打孔可以应用于系统比特或奇偶校验比特。如果(k+p)·zi小于nre·m，则可以应用零填充或重复操作。总的来说，不需要码块分段。
如果nre·m>(k+p)·z，则编码比特由多个ldpc编码操作产生。设c表示要执行的ldpc编码操作的数量，
接下来，可以确定每个ldpc编码操作的编码块大小。一种自然的方式是为每个分段选择的ldpc编码块大小相同。因此，可以选择提升值zi，使得(k+p)·zi接近
一种可替换方法是选择对于每个分段不相同的ldpc编码块大小。为了实现类似的编码增益性能，每个分段的ldpc码块大小不应该彼此差太多。例如，可以选择两个接近的提升值zi和zj。ci和cj可以分别是用提升值zi和zj编码的分段的数量。ci和cj的选择满足ci+cj＝c且ci(k+p)zi+cj(k+p)zj＝nrem。应当注意，对应于提升值zi和zj的信息块大小分别是(k+p)zir-crc和(k+p)zjr-crc。因此，tbs大小可以是ci[(k+p)·zi·r-crcs]+cj[(k+p)·zj·r-crcs]-crctb。
所有上述步骤可用于预先计算不同大小的多个不同奇偶校验矩阵。这些矩阵可以保存在存储器中。由于这些矩阵是稀疏的，因此可以使用不同的存储器管理方法。
为了支持harq-ir操作，可以使用比编码率r更低的编码率rharq。这种较低的编码率意味着某个原型图矩阵的某些子矩阵用于ldpc码。例如，对于一些p≤pharq≤p，子矩阵可以由来自原型图矩阵ai的前pharq行和前pharq+k列组成，其中p对应于编码率r。该子矩阵可以被预先计算并保存在存储器中。上述所有陈述可以通过用pharq替换p来应用于harq-ir操作。
pharq可以被固定为p。但是，这导致大量存储器使用以存储完整版本的编码比特。通常，值pharq可以小于p，这可以取决于最大重传计数、初始码率、或系统支持的最大冗余版本数。这是一种使用有限缓冲能力实现ir的方法。
假设pharq用于harq-ir操作，并且较低编码率rharq的编码产生码字。为了便于说明的目的，如果使用系统ldpc码，则所述码字的结构可以如图15所示。图15示出了具有信息比特1502和奇偶校验比特1504的码字1500。
基于以上存储的整个码字，可以以不同方式定义rv。换句话说，可以以不同方式选择传输比特以作为整个码字的子集。
定义rv的一种方法是每次都包括信息/系统比特，并选择不同的传输奇偶校验比特。这可以是所用的提升大小的函数。
图16示出了多次传输1600。在第一次传输1602中，传输[信息比特1604，1到pzi奇偶校验比特1606]。在第一次重传1608中，传输[信息比特1610，pzi+1至2pzi奇偶校验比特1612]。在第二次重传1614中，传输[信息比特1616,2pzi+1至pzi奇偶校验比特1618]。
图17示出了用于多次发送系统比特的方法1700，因此增加了接收的snr并因此增加了系统比特的置信度。定义rv的另一种方法是每次包括信息/系统比特，其中一些系统比特被打孔，同时选择不同的传输奇偶校验比特。这可以是所使用的提升大小的函数。例如，在第一次传输1702中，传输[x比特1706被打孔的信息比特1704，1到pzi+x奇偶校验比特1708]。在第一次重传1710中，传输[x比特1714被打孔的信息比特1712，pzi+x+1至2pzi+2x奇偶校验比特1716]。在第二次重传1718中，传输[x比特1722被打孔的信息比特1720，2pzi+2x+1至3pzi+3x奇偶校验比特1724]。这是定义rv方案的一种示例性方式。
图18示出了用于使用来自编码块的不同起始点的方法1800。在第一次传输1802中，传输[1，...，(p+k)zi]比特1804。在第一次重传1806中，传输[o(1)+1,…,o(1)+(k+p)zi]比特1808。在第二次重传1810中，传输[o(2)+1,…,o(2)+(k+p)zi]比特1812。在第三次重传1814中，传输[o(3)+1,…,o(3)+(k+p)zimod缓冲器大小]比特1816。o(1),o(2),...代表每次重传的偏移。偏移可以是提升值zi或冗余版本标识符(rvid)等的函数。应该注意，这里可以应用循环缓冲器。
图19示出了用于使用来自一些系统比特被打孔的编码块的不同起始点的方法1900。在第一次传输1902中，传输[1,…,(p+k)zi+x]比特1904，其中x个系统比特1906被打孔。在第一次重传1908中，传输[o(1)+1,…,o(1)+(k+p)zi]比特1910。在第二次重传1910中，传输[o(2)+1,…,o(2)+(k+p)zi]比特1912。在第三次重传1914中，传输[o(3)+1,…,o(3)+(k+p)zimod缓冲器大小]比特。o(1),o(2),表示每次重传的偏移量。偏移可以是提升值zi和rvid等的函数。这里也可以应用循环缓冲器。
然后对这些编码比特进行交织/调制。在发射机处，harq-ir操作可以类似于lte/lte-aturbo编码器的操作。但是，接收机过程是不同的。
与在lte系统中使用的turbo码(其中母码率被固定为1/3)不同，所公开的ldpc码方法在母码率方面是灵活的。例如，母码率可以具有1/5到8/9的范围。该母码率可取决于数据qos(例如，吞吐量、延时需求)、信道条件、ack/nack统计和实际编码率等。在低编码率下，追赶合并可能具有良好的性能，因此，不需要较低的编码率。在高编码率下，增量冗余具有良好的性能，因此可能需要降低母码率。
发射机可以将母码率传递给接收机，并且可以周期性地调整母码率，或者母码率调整可以是事件触发的。应当注意，母码率可以用pharq的值来描述，因为得到的编码率是
图20示出了具有harq支持的ldpc编码过程2000。可以确定2002资源元素数量或传输块大小以及适用的调制和编码率。可以进一步确定2004的ldpc编码操作数量c和提升大小zi。可以将所确定的传输块大小指定2006为用于分割和crc附着2008，并且可以将其用于计算zi。根据母码率pharq，可以从原型图族2010中确定原型图的子矩阵。可以计算2014最终的奇偶校验矩阵h以用于编码2016。
在接收到具有附着crc2018的tb时，tb被分割2008并且被传递到ldpc编码器2016以进行编码。可以根据在图14-19中或在本文公开的任何方法来执行比特选择2018。
图21示出了ldpc解码过程2100。在接收机处，包括了所分配的re的数量、调制索引、编码率r或奇偶校验长度p的参数2102可以用于计算2104zi(和/或zj)和c。通过以基于pharq的原型图子矩阵2106和原型图族2108为基础，可以计算2110奇偶校验矩阵h。从解调器/解交织器接收码块分段。对于第一个rv，生成2112h的初始子矩阵。这些是比在发射机处使用的奇偶校验矩阵小得多的奇偶校验矩阵，因为它们仅使用少量奇偶校验比特。如果第一rv的解码不成功，则将接收的数据保存在harq缓冲器中。在发送到ldpc解码器2114之前，将每个另外接收的rv与先前的rv(其存储在harq缓冲器中)组合。这导致更高数量的奇偶校验比特，这导致更大的奇偶校验矩阵。因此，对于每个另外接收的rv，奇偶校验矩阵会通过相应的行数和列数进行扩充。得到的奇偶校验矩阵用于逐步降低编码率。
在不进行去打孔的情况下，利用奇偶校验矩阵对码块分段进行解码。如果任何码块分段重复(以容纳分段的最后几比特)，则它们被适当地组合。这里可以使用最小和/和积/任何置信传播迭代算法。在解码错误的情况下，新接收的rv存储在harq缓冲器中。如果crc被附着在每个码块中，则它可以用于执行早期检测并停止解码的码块分段。一旦所有码块分段被成功解码，它们可以组合在一起并且被进行比特收集2116，以创建接收的传输块以发送到上层。
图22是示出用于使用ldpc和harq-ir发送数据的方法2200的流程图。该方法包括从原型图族中选择原型图矩阵2202。可以确定初始码率、信息块大小、最大重传计数和最大冗余版本数量2204。可以基于初始码率、信息块大小、最大重传计数和最大冗余版本数量中的一者或多者，选择原型图子矩阵来支持harq-ir2206。通过支持harq-ir，原型图子矩阵可以是用于第一次传输的初始编码子矩阵、或包括来自第一次或先前传输的冗余信息的后续原型图子矩阵。然后，可以基于所选择的原型图子矩阵，确定奇偶校验矩阵2208。可以接收码块以供较高层进行编码2210。可以对码块进行分割以用于编码2212。在一个实施例中，分割码块可以是基于传输块大小、re数量、调制阶数、最大提升大小和原型图矩阵维度。如果编码多个分段2214，则可以执行对应于相同或不同提升大小的相同或不同码块大小的分割。分割还可以包括使用以下至少一者：零填充、缩短或重复操作2216。基于奇偶校验矩阵，可以使用ldpc对数据块进行编码2218，该奇偶校验矩阵基于提升大小，该提升大小基于re数量、调制阶数、编码率和原型图矩阵维度而被确定。编码可以进一步包括使用用于传输的比特选择方案，该比特选择方案包括以下至少一者：具有或不具有系统比特打孔的用于重传数据选择的循环缓冲器。最后，可以发送ldpc编码的数据块2220。在重传的情况下，可以采用循环缓冲器进行数据选择2222。然后，可以重传所选择的数据2224。
虽然在上文中描述了采用特定组合的特征和元素，但是本领域普通技术人员将会认识到，每一个特征或元素既可以单独使用，也可以与其他特征和元素进行任何组合。另外，在此所述的方法可以在结合在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以由计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储器设备、磁介质(例如，内部硬盘和可移除磁盘)、磁光介质和光学介质(例如cd-rom盘和数字通用盘(dvd))。与软件相关联的处理器可用于实现用于wtru、ue、终端、基站、rnc或任何主计算机的射频收发信机。
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