(57)【要約】  Ｐｏｌａｒ符号を用いた情報ビットの割り振りのためのビットシーケンス中のビット位置の信頼性を決定するための方法及びデバイスを説明する。上記信頼性は、各ビット位置の二進展開にわたる加重和を用いて算出され、ここで上記和は、上記Ｐｏｌａｒ符号の符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択されるべき指数によって重み付けされる。情報ビット及び凍結ビットは、決定された信頼性に基づいてビット位置に割り振られ、データは情報ビットとしてＰｏｌａｒ符号化される。続いて、Ｐｏｌａｒ符号化済みデータは、リモートデバイスに伝送される。【選択図】図７
2020521364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｏｌａｒ符号化済みデータを伝送するための方法であって、前記方法は：
Ｐｏｌａｒ符号化されるデータを保存するステップ；
前記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定するステップ；
ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性を、各前記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出することによって決定するステップであって、各前記ビット位置の前記信頼性は、各前記ビット位置の加重和から決定され、各前記ビット位置に対応する前記加重和は、各前記ビット位置の二値展開にわたる加重和であり、前記加重和は、第１の乗法因子によって重み付けされ、前記第１の乗法因子は、前記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択される、ステップ；
前記ビット位置を、各前記ビット位置の信頼性に基づいてランク付けするステップ；
前記ランク付けに基づいて、前記データを、情報ビットとして、Ｐｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振るステップ；
前記ビット位置のうちの残りの部分を、前記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振るステップ；
前記情報ビット及び前記凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化するステップ；並びに
Ｐｏｌａｒ符号化済みの前記情報ビット及び前記凍結ビットを伝送するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の乗法因子は更に、前記Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに少なくとも部分的に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の乗法因子は、第１のべき指数を含むべき演算量を含み、
前記第１のべき指数は、合計される二値展開の各項のべきを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記べき演算量は更に、第２のべき指数を含み、
前記第２のべき指数は、前記符号化率に少なくとも部分的に基づいて微調整できる、調整可能なパラメータを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のべき指数は、前記第２のべき指数を１／４となるように選択することによって得られる分配に対して、前記Ｐｏｌａｒ符号の前記情報ビットの分配を、より早い前記ビット位置へと広げるように、選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の乗法因子は更に、前記Ｐｏｌａｒ符号が、対応するＰｏｌａｒ符号を近似するように選択され、
前記対応するＰｏｌａｒ符号は、決定された符号化率を実装し、代替的なＰｏｌａｒ符号構築法を用いて構築される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記Ｐｏｌａｒ符号は、強化分極重み付け法に従って構築され、
前記対応するＰｏｌａｒ符号の構築法は、ｆｒａｃｔａｌｌｙ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｋｅｒｎｅｌ（ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築法を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
Ｐｏｌａｒ符号化される第２のデータを保存するステップ；
前記第２のデータをＰｏｌａｒ符号化するための第２の符号化率を決定するステップ；
前記ビットシーケンス内の各前記ビット位置に関連する第２の信頼性を決定するステップであって、前記第２の信頼性は、各前記ビット位置に対応する加重和の第２のシーケンスを用いて決定され、前記加重和は、前記第２の符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択された第２の乗法因子によって重み付けされ、前記第２の乗法因子は、前記第１の乗法因子とは異なる、ステップ；
各前記ビット位置の信頼性に基づいて、前記ビット位置の第２のランク付けを実施するステップ；
前記第２のランク付けに基づいて、前記第２のデータを、第２の情報ビットとして、第２のＰｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振るステップ；
前記ビット位置のうちの残りの部分を、前記第２のＰｏｌａｒ符号の第２の凍結ビットとして割り振るステップ；
前記第２の情報ビット及び前記第２の凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化するステップ；並びに
Ｐｏｌａｒ符号化済みの前記第２の情報ビット及び前記第２の凍結ビットを伝送するステップ
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ラジオ；
メモリ；並びに
前記ラジオ及び前記メモリに動作可能に連結された、１つ以上の処理要素
を備える、ユーザ機器デバイス（ＵＥ）であって、
前記ラジオ、前記メモリ、及び前記１つ以上の処理要素は：
Ｐｏｌａｒ符号化されるデータを前記メモリに保存し；
前記Ｐｏｌａｒ符号化に関連する符号化率を決定し；
ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性を決定し、ここで各前記ビット位置の前記信頼性は、各前記ビット位置の二進展開にわたる加重和を計算することによって決定され、前記加重和は、前記符号化率に基づいて重み付けされ；
前記ビット位置を、各前記ビット位置の前記信頼性に基づいてランク付けし；
前記ランク付けに基づいて、前記データを、情報ビットとして、Ｐｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振り；
前記ビット位置の残りの部分を、前記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振り；
前記情報ビット及び前記凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化し；
前記ラジオを介して、Ｐｏｌａｒ符号化済みの前記情報ビット及び前記凍結ビットを伝送する
よう構成される、ユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１０】
前記加重和は更に、前記Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに少なくとも部分的に基づいて重み付けされる、請求項９に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１１】
前記加重和は、第１の乗法因子によって重み付けされ、
前記符号化率に基づいて前記加重和に重み付けすることは、前記符号化率に基づいて前記第１の乗法因子を選択することを含む、請求項９に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１２】
前記第１の乗法因子は、第１のべき指数を含むべき演算量を含み、
前記第１のべき指数は、合計される二値展開の各項のべきを含む、請求項１１に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１３】
前記べき演算量は更に、第２のべき指数を含み、
前記第２のべき指数は、前記符号化率に少なくとも部分的に基づいて微調整できる、調整可能なパラメータを含む、請求項１２に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１４】
前記第２のべき指数は、前記第２のべき指数を１／４となるように選択することによって得られる分配に対して、前記Ｐｏｌａｒ符号の前記情報ビットの分配を、より早い前記ビット位置へと広げるように、選択される、請求項１３に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１５】
前記第１の乗法因子は更に、前記Ｐｏｌａｒ符号が、対応するＰｏｌａｒ符号を近似するように選択され、
前記対応するＰｏｌａｒ符号は、決定された符号化率を実装し、代替的なＰｏｌａｒ符号構築法を用いて構築される、請求項１１に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１６】
前記Ｐｏｌａｒ符号は、強化分極重み付け法に従って構築され、
前記対応するＰｏｌａｒ符号の構築法は、ｆｒａｃｔａｌｌｙ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｋｅｒｎｅｌ（ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築法を含む、請求項１５に記載のユーザ機器デバイス（ＵＥ）。
【請求項１７】
１つ以上の処理要素を備える、装置であって、
前記１つ以上の処理要素は、無線デバイスに：
Ｐｏｌａｒ符号化されるデータを保存すること；
前記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定すること；
ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性を決定することであって、前記ビットシーケンス内の各前記ビット位置に関連する前記信頼性を決定するにあたって、前記処理要素は、各前記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出するよう構成され、各前記ビット位置の前記信頼性は、各前記ビット位置の加重和から決定され、各前記ビット位置に対応する前記加重和は、各前記ビット位置の二値展開にわたる加重和であり、前記加重和は、第１の乗法因子によって重み付けされ、前記第１の乗法因子は、前記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択される、決定すること；
前記ビット位置を、各前記ビット位置の信頼性に基づいてランク付けすること；
前記ランク付けに基づいて、前記データを、情報ビットとして、Ｐｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振ること；
前記ビット位置のうちの残りの部分を、前記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ること；
前記情報ビット及び前記凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化すること；並びに
Ｐｏｌａｒ符号化済みの前記情報ビット及び前記凍結ビットを伝送すること
を実施させるよう構成される、装置。
【請求項１８】
前記第１の乗法因子は更に、前記Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに少なくとも部分的に基づいて選択される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の乗法因子は、第１のべき指数及び第２のべき指数を含むべき演算量を含み、
前記第１のべき指数は、合計される二値展開の各項のべきを含み、
前記第２のべき指数は、前記符号化率に少なくとも部分的に基づいて微調整できる、調整可能なパラメータを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２のべき指数は更に、前記第２のべき指数を１／４となるように選択することによって得られる分配に対して、前記Ｐｏｌａｒ符号の前記情報ビットの分配を、より早い前記ビット位置へと広げるように、選択される、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して、Ｐｏｌａｒ符号の構築に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｏｌａｒ符号は、多様な技術的用途で使用されている。Ｐｏｌａｒ符号の構築時、凍結ビット及び情報ビットを、Ｐｏｌａｒ符号内の特定のビット位置に割り振る。Ｐｏｌａｒ符号構築のための既存のアルゴリズムは、計算的に非効率である場合があり、又はＰｏｌａｒ符号に望ましくない特徴を導入する場合がある。従って、この分野において改善が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
Ｐｏｌａｒ符号の構築においてビット位置の信頼性を決定するためのシステム及び方法の様々な実施形態を記載する。例えば、いくつかの実施形態は、ユーザ機器（ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ＵＥ）又は基地局（ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＳ）に関連してよく、これらは、少なくとも１つのラジオ、メモリ、及び１つ以上の処理要素を備え、また本明細書に記載の動作のサブセット又は全てを実施するよう構成される。
【０００４】
いくつかの実施形態では、ＵＥは、Ｐｏｌａｒ符号化済みデータを構築して伝送する。Ｐｏｌａｒ符号化されるデータを保存してよく、また上記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定してよい。ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性は、各上記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出することによって決定してよい。各ビット位置の信頼性は、それぞれの加重和から決定してよく、ここで、各ビット位置に対応する加重和は、各ビット位置の二値展開にわたる加重和である。上記加重和を、第１の乗法因子によって重み付けしてよく、上記第１の乗法因子は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択してよい。
【０００５】
上記ビット位置を、それぞれの信頼性に基づいてランク付けしてよく、上記ランク付けに基づいて、上記データを、情報ビットとして、上記Ｐｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振ってよい。上記ビット位置のうちの残りの部分は、上記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよい。上記情報ビット及び上記凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化してよく、続いて上記ＵＥは、Ｐｏｌａｒ符号化済みの上記情報ビット及び上記凍結ビットを伝送してよい。
【０００６】
この「発明の概要」は、本文書に記載されている主題の一部の簡潔な概観を提供することを意図したものである。従って、上述の特徴は単なる例であり、本明細書に記載の主題の範囲又は精神を多少なりとも狭めるものと解釈してはならないことを理解されたい。本明細書に記載の主題の他の特徴、態様、及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【０００７】
以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、以下の図面と併せて考察すると、本発明のより良好な理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、いくつかの実施形態による、無線通信環境を示す図である。
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、基地局のカバレッジが重複する無線通信環境を示す図である。
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、例示的な基地局を示すブロック図である。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、例示的なＵＥを示すブロック図である。
【図５】図５は、ｎ＝１１である場合の、チャネルの分極の例を示す。
【図６】図６は、ｎ＝３である場合の例示的なＰｏｌａｒエンコーダを示す。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、強化分極重み付け（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ：ＰＷ）コード構築を用いて、Ｐｏｌａｒ符号を有するメッセージを符号化するための、トランスミッタのための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、いくつかの実施形態による、符号サイズの多様な値に関するクロック速度の関数としての、ＰＷ順序付けシーケンスレイテンシのプロットである。
【図９】図９は、いくつかの実施形態による、合計ビット数の関数としての、ＰＷを用いた信号の出力及び誤差のグラフである。
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態による、フラクタル拡張カーネル（ＦＲＡｃｔａｌｌｙ  ｅＮｈａｎｃｅｄ  Ｋｅｒｎｅｌ：ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築に従って採用される典型的な相互情報（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＭＩ）再帰法を示す。
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による、異なる複数の値のＮに関する、ＦＲＡＮＫを用いた、クロック速度の関数としての再帰レイテンシのプロットである。
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、４ビットネストβ展開のグラフである。
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による、β展開の異なる複数の項がｍの関数としてどのように変動するかのグラフである。
【図１４】図１４は、いくつかの実施形態による、合成チャネルインデックスの関数としての正規化された分極重みのグラフである。
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、ＦＲＡＮＫを用いて情報ビットを分配する方法を示す概略図である。
【図１６】図１６は、いくつかの実施形態による、ｍの様々な値に応じた、強化ＰＷを用いた、ビットインデックスの関数としてのビット位置の散布図である。
【図１７ａ−１７ｂ】図１７ａ、１７ｂは、いくつかの実施形態による、ｍの２つの値に関する、合成チャネルインデックスの関数としての、割り当てられたビット位置の散布図である。
【図１８】図１８は、４つの異なる値の符号レートに関して、計算されたチャネルの信頼性からの実際に割り当てられるビット位置を、様々なｍの値を有する強化ＰＷを用いて得られる結果と比較した、４つの散布図を示す。
【図１９】図１９は、いくつかの実施形態による、符号レートの関数としての、計算されたチャネル信頼性に対する、強化ＰＷを用いて得られた割り当てられたチャネルの信頼性の平均誤差を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は様々な修正例及び代替形態を許容するものであるが、その特定の実施形態を例として図示し、本明細書において詳細に説明する。しかしながら、図面及びその詳細な説明は、開示されている特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、反対に、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲内にあるあらゆる修正形態、均等物及び代替物を包含することを意図したものであることを理解されたい。
【００１０】
本発明の実施形態の詳細な説明
参考文献の援用
以下の参考文献は、その全体が、本明細書に十分にかつ完全に記載されているかのように、参照により本出願に援用される。
１．  Ｒ１‐１７０１７０２，  “Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｄｅｓ”，  Ｈｕａｗｅｉ，  ＨｉＳｉｌｉｃｏｎ，  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  ＃８８，  Ｆｅｂ．  ２０１７．
２．  Ｒ１‐１７０６１３０，  “ＦＲＡＮＫ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：  ｎｅｓｔｅｄ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｄｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ”，  Ｑｕａｌｃｏｍｍ  Ｉｎｃ．，  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  ＃８８ｂｉｓ，  Ａｐｒ．  ２０１７．
３．  Ｒ１‐１６１３００６，  “Ａ  Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉ‐ｍｏｄｅ  ＮＲ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ”，  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｌｏｇｉｘ  Ｉｎｃ．，  ３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ＃８７，  Ｎｏｖ．  ２０１６．
４．  “β‐ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：  Ａ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｆａｓｔ  ａｎｄ  Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒ  Ｃｏｄｅｓ”，  Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｌｉｂｒａｒｙ，  Ａｐｒ  １９，  ２０１７．
【００１１】
用語
以下は、本出願において使用される用語の用語集である。
【００１２】
メモリ媒体‐いずれの様々な種類のメモリデバイス又はストレージデバイス。用語「メモリ媒体」は、インストール媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク若しくはテープデバイス）；コンピュータシステムメモリ若しくはＤＲＡＭ、ＤＤＲ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＤＯ  ＲＡＭ、ラムバスＲＡＭ等のランダムアクセスメモリ；又は磁気メディア（例えばハードドライブ）、光学ストレージ若しくはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ等の不揮発性メモリ；レジスタ又は他の同様のタイプのメモリ素子等を含むことを意図している。メモリ媒体はその他のタイプのメモリ又はその組み合わせも同様に含んでよい。更に、メモリ媒体は、プログラムを実行する第１のコンピュータ内に配置してよく、及び／又はインターネット等のネットワークを介して第１のコンピュータに接続された第２の異なるコンピュータ内に配置してよい。後者の場合、第２のコンピュータは第１のコンピュータに、実行のためのプログラム命令を提供してよい。用語「メモリ媒体」は、異なる位置、例えばネットワークを介して接続された異なるコンピュータ内にあってよい２つ以上のメモリ媒体を含んでよい。
【００１３】
キャリア媒体‐上述のメモリ媒体、並びにバス、ネットワーク及び／又は電気若しくは光信号といった信号を搬送する他の物理伝送媒体といった物理伝送媒体。
【００１４】
プログラマブルハードウェア要素‐これは、プログラマブル又は実配線相互接続によって接続された、複数のプログラマブル機能ブロックを備える、様々なハードウェアデバイスを含む。例としては、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＰＬＤ（プログラマブル論理デバイス）、ＦＰＯＡ（フィールドプログラマブルオブジェクトアレイ）、ＣＰＬＤ（複合ＰＬＤ）が挙げられる。プログラマブル機能ブロックは、粒度が細かいもの（組み合わせ論理又はルックアップテーブル）から、粒度が粗いもの（算術論理ユニット又はプロセッサコア）にまで及んでよい。プログラマブルハードウェア要素は、「再構成可能論理（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ）」と呼ばれる場合もある。
【００１５】
特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）‐この用語は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されている。用語「ＡＳＩＣ」は、汎用プログラマブルデバイスではなく、ある特定の用途のためにカスタマイズされた集積回路を含むことが意図されているが、ＡＳＩＣＳは、構成ブロックとしてプログラマブルプロセッサコアを含んでもよい。携帯電話用チップ、ＭＰ３プレイヤー用チップ、及び他の多数の単機能ＩＣが、ＡＳＩＣの例である。ＡＳＩＣは通常、Ｖｅｒｉｌｏｇ又はＶＨＤＬといったハードウェア記述言語で記述される。
【００１６】
プログラム‐用語「プログラム」は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されている。用語「プログラム」は：１）メモリに保存でき、プロセッサが実行可能な、ソフトウェアプログラム；又は２）プログラマブルハードウェア要素若しくはＡＳＩＣを構成するために使用できる、ハードウェア構成プログラムを含む。
【００１７】
ソフトウェアプログラム‐用語「ソフトウェアプログラム」は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されており、メモリ媒体に保存でき、プロセッサが実行可能な、いずれのタイプのプログラム命令、コード、スクリプト及び／若しくはデータ、又はこれらの組み合わせを含む。例示的なソフトウェアプログラムとしては：テキストベースプログラミング言語、例えばＣ、Ｃ＋＋、ＰＡＳＣＡＬ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＣＯＢＯＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、アセンブリ言語といった命令型又は手続き型原語で書かれたプログラム；グラフィカルプログラム（グラフィカルプログラミング言語で書かれたプログラム）；アセンブリ言語プログラム；機械言語にコンパイルされたプログラム；スクリプト；及び他のタイプの実行可能なソフトウェアが挙げられる。ソフトウェアプログラムは、何らかの方法で相互運用される２つ以上のソフトウェアプログラムを含んでよい。
【００１８】
ハードウェア構成プログラム‐プログラマブルハードウェア要素又はＡＳＩＣをプログラム又は構成するために使用できるプログラム、例えばネットリスト又はビットファイル。
【００１９】
コンピュータシステム‐用語「コンピュータシステム」は、パーソナルコンピュータシステム（ＰＣ）、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワーク家電、インターネット家電、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、グリッドコンピューティングシステム又はその他のデバイス若しくはデバイスの組み合わせを含む、様々なタイプの計算又は処理システムのいずれかを指す。一般に、用語「コンピュータシステム」は、メモリ媒体からの命令を実行する少なくとも１つのプロセッサを有するいずれのデバイス（又は複数のデバイスの組み合わせ）を包含するものとして広く定義できる。
【００２０】
自動的に（ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ）‐その作用又は動作を直接指定又は実施するユーザ入力を必要とせずに、コンピュータシステム（例えばコンピュータシステムが実行するソフトウェア）又はデバイス（例えば回路構成、プログラム可能なハードウェア要素、ＡＳＩＣ等）が実施する動作又は操作について用いる。従って用語「自動的に」は、ユーザが手動で実施又は指定する操作（ここでユーザが操作を直接実施するために入力を提供する）と対照的なものである。自動処理は、ユーザが提供する入力によって開始される場合があるが、これに続く「自動的に」実施される動作は、ユーザが指定するものではなく、即ち「手動で」実施される（ユーザが各動作の実施を指定する）ものではない。例えばユーザが、各フィールドを選択し、（例えば情報をタイピングすることによって、チェックボックスを選択することによって、無線選択によって等で）情報を指定する入力を提供することによって、電子フォームを埋める場合、仮にコンピュータシステムがユーザの動作に応答して上記フォームを更新しなければならないとしても、これは上記フォームを手動で埋めたことになる。このようなフォームはコンピュータシステムによって自動で埋めることができ、この場合コンピュータシステム（例えばコンピュータシステム上で実行されるソフトウェア）は、フォームのフィールドを分析して、フィールドへの回答を指定するいずれのユーザ入力を必要とせずにフォームを埋める。上述のように、ユーザはフォームを自動で埋める動作を発動する場合はあるが、実際にフォームを埋める動作には関わらない（例えばユーザはフィールドへの回答を手動で指定せず、回答は自動的に完了する）。本明細書は、ユーザが行う動作に応答して自動的に実施される操作の様々な例を提供する。
【００２１】
頭字語の定義
３ＧＰＰ：第三世代パートナーシッププログラム
５Ｇ：第５世代（３ＧＰＰ）セルラー規格
ＢＭＳ：バイナルメモリレス対称
ＦＥＣ：前方誤り訂正
ＦＲＡＮＫ：フラクタル拡張カーネル
ＰＷ：分極重み
ＲＡＮ：無線アクセスネットワーク
ＴＳＧ：技術規格グループ
ＵＰＯ：ユニバーサル半順序
ＷＧ：ワーキンググループ
【００２２】
詳細な説明
図１：無線通信環境
図１は、複数の通信システムを含む例示的な（かつ簡略化された）無線環境を示す。図１は、複数のユーザ機器デバイス（ＵＥ）１０６Ａ〜Ｃと通信する基地局（ＢＳ）１０２を含む、例示的な通信システムを示す。基地局１０２は、複数の無線通信デバイスとのセルラー通信を行うセルラー基地局であってよい。あるいは、基地局１０２は、例えば８０２．１１規格又は関連する規格に従って、Ｗｉ‐Ｆｉ通信を行うための無線アクセスポイントであってよい。ＵＥ１０６は、スマートフォン、タブレットデバイス、コンピュータシステム等の様々なデバイスのうちのいずれであってよい。基地局１０２及び無線通信デバイス１０６のうちの一方又は両方は、本明細書に記載のＰｏｌａｒ符号化論理を含んでよい。
【００２３】
図示されている実施形態では、異なる複数のＵＥ及び基地局は、放送ネットワーク及び／又はパケット交換セルラーネットワークを介して通信するよう構成される。図１のシステムは可能なシステムの単なる一例であり、必要に応じて様々なシステムのいずれにおいて実施形態を実装してよいことに留意されたい。
【００２４】
セルラー基地局１０２は、トランシーバ基地局（ｂａｓｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＴＳ）又はセルサイト（ｃｅｌｌ  ｓｉｔｅ）であってよく、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃとの無線通信を可能にするハードウェアを含んでよい。基地局１０２はまた、コアネットワークと通信するようにも構成してよい。コアネットワークは、１つ以上の外部ネットワークに連結してよく、上記外部ネットワークは、インターネット、公衆交換電話網（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＳＴＮ）及び／又は他のいずれのネットワークを含んでよい。従って基地局１０２は、ＵＥデバイス１０６ＢとＵＥデバイス１０６Ｃとの間、並びに／又はＵＥデバイス１０６Ａ〜Ｃとネットワークとの間の通信を促進できる。
【００２５】
同一の又は異なるラジオアクセス技術（ｒａｄｉｏ  ａｃｃｅｓｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＲＡＴ）又はセルラー通信規格に従って動作する基地局１０２及び他の基地局は、複数のセルのネットワークとして提供してよく、上記ネットワークは、１つ以上のＲＡＴによって、広範な地理的領域にわたって、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃと、同様のデバイスとに、継続的な又は略継続的な重複するサービスを提供できる。
【００２６】
基地局１０２は、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃと放送通信するよう構成してよい。用語「放送（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）」は、ある特定のデバイスにアドレス指定されるのではなく、ある放送地域内の複数の受信デバイスに対して伝送される、一対多の伝送を指す。更に、放送伝送は典型的には、一方向（トランスミッタからレシーバ）である。いくつかの状況において、制御信号（例えば視聴率情報）をレシーバから放送トランスミッタに返すことができるが、コンテンツデータは一方向にのみ伝送される。対照的に、セルラー通信は典型的には双方向性である。「セルラー（ｃｅｌｌｕｌａｒ）」通信はまた、複数のセル間の引き渡し（ｈａｎｄｏｆｆ）を伴ってよい。例えばＵＥ１０６Ａ（及び／又はＵＥ１０６Ｂ〜Ｃ）が、セルラー基地局１０２が提供するセルの外に移動すると、上記ＵＥは別のセルラー基地局に引き渡されてよい（また上記引き渡しは、基地局１０２及び上記別のセルラー基地局が実施する動作を含めて、ネットワークによって処理されてよい）。対照的に、第１の放送基地局がカバーする範囲から第２の放送基地局がカバーする範囲へとユーザが移動すると、ユーザは第２の放送基地局からコンテンツを受信するように切り替えることができるが、基地局は引き渡しを促進する必要はない（例えば基地局は単に放送を継続し、ある特定のＵＥがどの基地局を使用しているかは問題としない）。
【００２７】
従来、放送伝送は、セルラー放送とは異なる周波数リソースを用いて実施されている。しかしながらいくつかの実施形態では、これらの異なるタイプの伝送の間で周波数リソースを共有する。例えばいくつかの実施形態では、放送基地局は、予定された時間区間中に１つ以上の周波数帯域を、パケット交換通信のためのセルラー基地局が使用するために譲渡するよう構成される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、放送又はセルラー基地局が伝送する制御信号により、エンドユーザデバイスは、完全な信号接続性（これはネットワークの混乱を除去できる）を維持すること、（例えば基地局が伝送を行っていない場合に、低電力モードのまま保持する時間を決定することによって）バッテリ寿命を延長すること、及び／又は（例えばまだらになったカバレッジ若しくは一時的なネットワーク停止として、スペクトル共有期間を知覚するのではなく）能動的にカバレッジ検出を管理することが可能となる。
【００２９】
基地局１０２及びＵＥ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃは、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ‐Ａ、ＣＤＭＡ２０００（例えば１ｘＲＴＴ、１ｘＥＶ‐ＤＯ、ＨＲＰＤ、ｅＨＲＰＤ）、米国テレビジョン規格委員会（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：ＡＴＳＣ）規格、デジタルビデオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＤＶＢ）といった他の可能な選択肢の中でも特に、ＬＴＥ、５Ｇ  Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、次世代放送プラットフォーム（Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ：ＮＧＢＰ）、Ｗ‐ＣＤＭＡ、ＴＤ‐ＳＣＤＭＡ及びＧＳＭ（登録商標）のような、様々なＲＡＴ（無線通信技術又は遠距離通信規格とも呼ばれる）のうちのいずれを用いて、伝送媒体を介して通信するよう構成してよい。一般に、基地局１０２とＵＥ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃとの間の伝送はいずれも、本明細書に記載の実施形態による、伝送されるデータをＰｏｌａｒ符号化するための、Ｐｏｌａｒ符号構築の強化ＰＷの方法を利用してよい。
【００３０】
本出願では、例示を容易にするために放送及びセルラーネットワークについて議論しているが、これらの技術は本開示の範囲を限定することを意図したものではなく、本開示のスペクトル共有技法は、他の実施形態において、様々なタイプの無線ネットワークのうちのいずれの間で使用してよい。
【００３１】
図２：複数の基地局を有する無線通信環境
図２は、伝送媒体を介して、ＵＥ１０６Ａ〜１０６Ｃとして表される１つ以上のユーザ機器（ＵＥ）デバイスと通信する基地局１０２Ａ、１０２Ｂを含む、例示的な無線通信システムを示す。図２の通信環境は、図１において上述したものと同様に機能できる。しかしながら、図２は、中央のＵＥ１０６Ｂが、基地局１０２Ａ、１０２Ｂ両方の範囲内で動作できることを示している。これらの実施形態では、ＵＥ１０６Ｂは、基地局１０２Ａからの通信を受信しようとしたときに、基地局１０２Ｂからの通信を誤って受信する場合がある。
【００３２】
図３‐基地局
図３は、基地局１０２の例示的なブロック図を示す。いくつかの実施形態では、基地局１０２は、図２の基地局１０２Ａ等の放送基地局及び／又は図２の基地局１０２Ｂ等のセルラー基地局であってよい。図３の基地局は、可能な基地局の単なる一例であることに留意されたい。図示されているように、基地局１０２は、基地局１０２のためのプログラム命令を実行できる１つ以上のプロセッサ３０４を含んでよい。１つ以上のプロセッサ３０４はまた、メモリ管理ユニット（ｍｅｍｏｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ：ＭＭＵ）３４０にも連結でき、ＭＭＵ３４０は、１つ以上のプロセッサ３０４からアドレスを受信して、これらのアドレスをメモリ（例えばメモリ３６０及び読み出し専用メモリ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）３５０）内の場所へ、又は他の回路若しくはデバイスへと移すよう構成してよい。
【００３３】
基地局１０２は、少なくとも１つのネットワークポート３７０を含んでよい。ネットワークポート３７０は、電話網に連結して、ＵＥデバイス１０６等の複数のデバイスに、上述のような上記電話網へのアクセスを提供するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、ネットワークポート３７０（又は追加のネットワークポート）はテレビジョンネットワークに連結してよく、放送用コンテンツを受信するよう構成してよい。また、又はあるいは、ネットワークポート３７０（又は追加のネットワークポート）は、セルラーネットワーク、例えばセルラーサービスプロバイダのコアネットワークに連結するよう構成してよい。上記コアネットワークは、ＵＥデバイス１０６等の複数のデバイスに、移動性関連サービス及び／又は他のサービスを提供してよい。場合によっては、ネットワークポート３７０はコアネットワークを介して電話網に連結してよく、及び／又はコアネットワークが、（例えばセルラーサービスプロバイダがサービス提供する他のＵＥデバイス１０６間に）電話網を提供してよい。
【００３４】
基地局１０２は、少なくとも１つのアンテナ３３４を含んでよい。この少なくとも１つのアンテナ３３４は、無線トランシーバとして動作するよう構成してよく、更に、ラジオ３３０を介してＵＥデバイス１０６と通信するよう構成してよい。図示されている実施形態では、アンテナ３３４は通信チェーン３３２を介してラジオ３３０と通信する。通信チェーン３３２は、受信チェーン、伝送チェーン又はこれら両方であってよい。ラジオ３３０は、様々なＲＡＴを介して通信するよう構成してよい。
【００３５】
基地局１０２の１つ以上のプロセッサ３０４は、例えばメモリ媒体（例えば非一時的コンピュータ可読メモリ媒体）に記憶されたプログラム命令を実行することによって、本出願に記載の方法の一部又は全てを実装するよう構成してよい。あるいはプロセッサ３０４は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、又はこれらの組み合わせといった、プログラマブルハードウェア要素として構成してよい。
いくつかの実施形態では、プロセッサ、ＭＭＵ、及びメモリは、分散型マルチプロセッサシステムであってよい。例えば、プロセッサシステムは、散在する複数のプロセッサ及びメモリを備えてよく、ここで、処理要素（機能ユニットとも呼ばれる）はそれぞれ、データメモリルータとも呼ばれる複数のメモリに接続される。プロセッサシステムは、本明細書に記載の方法を実装するようプログラムされていてよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、基地局１０２は、放送通信及び双方向性パケット交換通信の両方を実施するよう構成される。これらの実施形態では、基地局１０２は例えば、複数のラジオ３３０、通信チェーン３３２及び／又はアンテナ３３４を含んでよい。他の実施形態では、本開示のスペクトル共有技法を、放送伝送のみ又はパケット交換通信のみを実施するよう構成された異なる複数の基地局が実施してよい。
【００３７】
図４‐ユーザ機器（ＵＥ）
図４は、ＵＥ１０６の例示的な簡略化されたブロック図を示す。ＵＥ１０６は、上で定義されている様々なデバイスのうちのいずれであってよい。ＵＥデバイス１０６は、様々な材料のいずれで構成してよいハウジングを含んでよい。
【００３８】
図示されているように、ＵＥ１０６は、システム・オン・チップ（ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ｃｈｉｐ：ＳＯＣ）４００を含んでよく、このＳＯＣ４００は、様々な目的のための複数の部分を含んでよい。ＳＯＣ４００は、ＵＥ１０６の様々な他の回路に連結してよい。例えばＵＥ１０６は：（例えばＮＡＮＤフラッシュ４１０を含む）様々なタイプのメモリ；（例えばコンピュータシステム、ドック、充電ステーション等に連結するための）コネクタインタフェース４２０；ディスプレイ４６０；ＬＴＥ、５Ｇ  Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（ＢＴ）、ＷＬＡＮ及び／又は放送等のための無線通信回路構成４３０を含んでよい。ＵＥ１０６は更に、ＳＩＭ（加入者識別モジュール）機能を実装した１つ以上のスマートカードを備えてよい。無線通信回路構成４３０は、アンテナ４３５等の１つ以上のアンテナに連結してよい。
【００３９】
図示されているように、ＳＯＣ４００は、ＵＥ１０６のためのプログラム命令を実行できる１つ以上のプロセッサ４０２と、グラフィックス処理を実施でき、ディスプレイ４６０にディスプレイ信号を提供できる、ディスプレイ回路構成４０４とを含んでよい。１つ以上のプロセッサ４０２はまた、メモリ管理ユニット（ＭＭＵ）４４０に連結してよく、このＭＭＵ４４０は、１つ以上のプロセッサ４０２からアドレスを受信して、これらのアドレスをメモリ（例えばメモリ（例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又は別のタイプのメモリ）４０６）、ＮＡＮＤフラッシュメモリ４１０）内の場所へ、並びに／又はディスプレイ回路構成４０４、無線通信回路構成４３０、コネクタＩ／Ｆ４２０及び／若しくはディスプレイ４６０といった他の回路若しくはデバイスへと移すよう構成してよい。ＭＭＵ４４０は、メモリ保護及びページテーブル変換又はセットアップを実施するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、ＭＭＵ４４０を、１つ以上のプロセッサ４０２の一部分として含めてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ、ＭＭＵ、及びメモリは、分散型マルチプロセッサシステムであってよい。例えば、プロセッサシステムは、散在する複数のプロセッサ及びメモリを備えてよく、ここで、処理要素（機能ユニットとも呼ばれる）はそれぞれ、データメモリルータとも呼ばれる複数のメモリに接続される。プロセッサシステムは、本明細書に記載の方法を実装するようプログラムされていてよい。
【００４０】
いくつかの実施形態（図示せず）では、ＵＥ１０６は、例えば図２の放送基地局１０２Ａから、無線放送を受信するよう構成される。これらの実施形態では、ＵＥ１０６は放送ラジオレシーバを含んでよい。いくつかの実施形態では、ＵＥ１０６は、異なる周波数帯域を用いて同時に、及び／又は異なるタイムスライス中に同一の周波数リソースを用いて、放送データを受信し、パケット交換セルラー通信（例えばＬＴＥ）を実施するよう構成される。これにより、ユーザは、（例えばスプリットスクリーンモードでの）インターネットのブラウジング、ウェブアプリケーションの使用、又はストリーミング音声の聴取といった他のタスクを実施しながら、ＴＶ放送を視聴できる。他の実施形態では、本開示の技法を、放送レシーバとして又はセルラー通信用に構成され、かつこれら両方としては構成されていないデバイスを用いるシステムにおいて使用してよい。
【００４１】
ＵＥデバイス１０６の１つ以上のプロセッサ４０２は、例えばメモリ媒体（例えば非一時的コンピュータ可読メモリ媒体）に記憶されたプログラム命令を実行することによって、本出願に記載の特徴の一部又は全てを実装するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサ４０２は、複数の並列化された処理要素のマルチプロセッサアレイを備えてよい。例えば、１つ以上のプロセッサ４０２は、参考文献６に詳細に説明されているＨｙｐｅｒＸアーキテクチャ、又は別の並列プロセッサアーキテクチャに従って設計されていてよい。これらの実施形態では、並列化された処理要素のうちの個々の処理要素は、それぞれ、連続キャンセルリスト（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｌｉｓｔ：ＳＣＬ）復号手順の別個のビット経路上で、復号手順を実施するよう構成されていてよく、又はこれらは、別個の符号化されたメッセージに対して、復号手順を実施するよう構成されていてよい。あるいは（又は更に）、１つ以上のプロセッサ４０２は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった、プログラマブルハードウェア要素として構成してよい。あるいは（又は更に）、ＵＥデバイス１０６の１つ以上のプロセッサ４０２は、他の構成部品４００、４０４、４０６、４１０、４２０、４３０、４３５、４４０、４６０のうちの１つ又は複数と併せて、本出願に記載の特徴の一部又は全てを実装するよう構成してよい。
【００４２】
ＵＥ１０６は、ディスプレイ４６０を有してよく、これは、容量性タッチ電極を組み込んだタッチスクリーンであってよい。ディスプレイ４６０は、様々なディスプレイ技術のうちのいずれに基づくものであってよい。ＵＥ１０６のハウジングは、マイクロフォン、データポート、及び場合によっては様々なタイプのボタン、例えばボリュームボタン、リンガボタン等といった、様々な要素のうちのいずれのための開口を内包してよく、又は備えてよい。
【００４３】
ＵＥ１０６は、複数のラジオアクセス技術（ＲＡＴ）をサポートしてよい。例えばＵＥ１０６は、汎欧州デジタル移動電話方式（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ＧＳＭ）、ユニバーサル移動体遠距離通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＵＭＴＳ）、符号分割多元アクセスＣＤＭＡ（例えばＣＤＭＡ２０００  １ＸＲＴＴ又は他のＣＤＭＡラジオアクセス技術）、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）、ＬＴＥアドバンスド（ＬＴＥ‐Ａ）、５Ｇ  ＮＲ、及び／又は他のＲＡＴのうちの２つ以上等の、様々なＲＡＴのうちのいずれかを用いて通信するよう構成してよい。例えばＵＥ１０６は、ＬＴＥ及びＧＳＭ等の少なくとも２つのラジオアクセス技術をサポートしてよい。必要に応じて、様々な異なる又は他のＲＡＴをサポートしてよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ＵＥ１０６は、音声及び／又はビデオコンテンツを搬送できる放送ラジオ伝送を受信するようにも構成される。更に他の実施形態では、ＵＥ１０６は、放送ラジオ伝送を受信するよう構成してよく、また基地局との双方向通信を実施するよう構成しなくてよい（例えばＵＥ１０６はメディアプレイバックデバイスであってよい）。
【００４５】
Ｐｏｌａｒ符号
Ｐｏｌａｒ符号は、多様な技術的用途においてますます使用されている。例えば、ＵＥ（ＵＥ１０６等）と基地局（ＢＳ１０２等）との間の５Ｇ  ＮＲ通信は、Ｐｏｌａｒ符号を採用し得ることが予想される。Ｐｏｌａｒ符号は、ある特定のタイプの前方誤り訂正（ＦＥＣ）コードである。
【００４６】
メモリレス二元対称チャネルの容量達成符号を構築するための方法は、当該技術分野で公知である。図５は、Ｐｏｌａｒ符号を利用したチャネル分極として知られる現象を示し、長さＮ＝２０４８ビットのＰｏｌａｒ符号は、ｎ＝１１段階のＰｏｌａｒ符号化によって符号化される。図１で説明したように、得られるＰｏｌａｒ符号は、チャネル分極として知られる現象を利用し、この現象は、物理チャネルＷを、複数の合成チャネルＷNiの配列に変換し、上記合成チャネルそれぞれの容量、即ちチャネル入力と出力との間の最大相互情報は、１（非常に信頼性が高い）、又は０（非常に信頼性が低い）に向かう傾向がある。これに対応して、対応するビット確率は、符号の長さＮ＝２nが正のゼロでない整数値ｎと共に増加するに従って、それぞれ１及び０．５に近づく。
【００４７】
最も信頼性の高いチャネル上のビットに情報を配置することにより、データを転送でき、これらのビットは情報ビットと呼ばれる場合がある。最も信頼性の低いチャネル上に配置されたビットは、固定値、例えば０、又は別の公知の値若しくはトランスミッタ及びレシーバの両方にとって既知の値のセットに設定してよく、これらのビットは凍結ビットと呼ばれる場合がある。凍結ビット、及び符号行列に対するそのマッピングは、トランスミッタ及びレシーバの両方にとって既知であってよい。その結果、凍結ビットの位置は、復号プロセスの一部としてのレシーバでの復号アルゴリズムによって、これらの既知の値に設定される。ブロック長さＮのＰｏｌａｒ符号の構築は：合成チャネルの信頼性を反映した、順序付きシーケンスを識別するステップ；最も信頼性の高いチャネル位置にユーザ情報を割り当てるステップ；及び最も信頼性の低いチャネル位置に（全てゼロのデータセットを除外しない）凍結ビットパターンを割り当てるステップを含む。
【００４８】
Ｐｏｌａｒ符号は、生成行列Ｇで記述される線形ブロック符号のクラスを形成する。ブロック長さＮのＰｏｌａｒ符号は：
【００４９】
【数１】
2020521364.tif 000003
【００５０】
に従って生成でき、ここでＦNは、他の可能性の中でも：
【００５１】
【数２】
2020521364.tif 000004
のクロネッカー積を示す。
【００５２】
Ｐｏｌａｒ符号は、ブロック長さＮ内での、ｋ個の情報ビット及び（Ｎ−ｋ）個の凍結ビットの位置によって定義される。符号レート：
【００５３】
【数３】
2020521364.tif 000005
【００５４】
は、ブロック長さに対する非凍結ビットの比として表される。符号レートは、ブロックあたりの非凍結ビットの個数を変更することによって線形に調整できる。典型的には、ブロック長さＮは、２のべき乗となるように選択され、従ってＮ＝２n（ただしｎは自然数）である。
【００５５】
いくつかの実施形態では、チャネル分極は、二元メモリレス対称（ＢＭＳ）チャネルＷ：Ｘ→Ｙを、合成チャネルのペア：Ｗ0：Ｘ→Ｙ2及びＷ1：Ｘ×Ｙ2へと分割し、ここで：
【００５６】
【数４】
2020521364.tif 000006
【００５７】
【数５】
2020521364.tif 000007
である。
【００５８】
ここで：
【００５９】
【数６】
2020521364.tif 000008
【００６０】
は、排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算を示す。この分割をｎ回適用して、Ｎ＝２nの合成チャネルを得ることができる（例えば上記参考文献［１］を参照）。
【００６１】
対応する相互情報（ＭＩ）は、以下のように計算できる：
【００６２】
Ｉ（Ｗ1）＝２Ｉ（Ｗ）−Ｉ（Ｗ）2
【００６３】
Ｉ（Ｗ0）＝Ｉ（Ｗ）2
【００６４】
それぞれ二値展開（ｂ0，ｂ1，…，ｂn-1），ｂi∈｛０，１｝を有する合成チャネルのセットは：
【００６５】
【数７】
2020521364.tif 000009
として定義できる。
【００６６】
相互情報Ｉ（ＷNi）＞Ｉ（ＷNj）である場合、合成チャネルＷNiは、ＷNjより高い信頼性を有すると決定でき、
【００６７】
【数８】
2020521364.tif 000010
と表され、ここでＩ（Ｗ）≡Ｉ（Ｘ；Ｙ）である。
【００６８】
相互情報は：
【００６９】
【数９】
2020521364.tif 000011
【００７０】
として定義できるが、これは、ランダム変数のペアが共有する情報の尺度、即ち一方の変数を把握することによって他方の把握の不確定性がどの程度低減されるかを提供し、ここでｐ（ｘ，ｙ）は、Ｘ及びＹの同時確率関数であり、ｐ（ｘ）及びｐ（ｙ）は、それぞれＸ及びＹの周辺確率分布関数である。Ｘ及びＹが独立している場合：
【００７１】
【数１０】
2020521364.tif 000012
【００７２】
をもたらすｐ（ｘ，ｙ）＝ｐ（ｘ）ｐ（ｙ）、即ちランダム変数ＸとＹとの間の相互情報は、ゼロである。
【００７３】
図６：例示的なＰｏｌａｒエンコーダ
図６は、ブロック長さＮ＝２3に関する、サンプルのＰｏｌａｒ符号構築を示す。エンコーダは、入力ｕiを用いて開始され、これらの入力は出力ｘiへと符号化される。情報ビットは、太字で示される。残りの入力は、凍結ビット値０に割り当ててよい。各段階ｓでは、エンコーダは、右に向かって図示されている符号化ツリーに従ってビットのペアを組み合わせる。
【００７４】
Ｐｏｌａｒ符号の構築
Ｐｏｌａｒ符号の構築は、合成チャネルの信頼性のランク付けを反映するための、ビット位置の置換を伴う。長さＮの符号を構築するために、情報ビットのセットを、Ｋ個の最も信頼性の高い位置にマッピングし、その一方で凍結ビットのセットを残りのＮ−Ｋ個のチャネル位置に配置する。符号レートは、Ｒ＝Ｋ／Ｎ、即ち符号ブロック長さに対する情報ビットの数の比として計算される。
【００７５】
所与のブロックサイズＮに関する正確な合成チャネルの信頼性を計算するために必要な再帰は、相当な計算負荷を表す。その結果、計算的にコストが比較的低い方法が多数提案されており、これにより、正確なチャネルの信頼性を近似する方法で、ビット位置の順序付けに到達する。換言すれば、計算負荷及び時間要件を低減するために、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットを割り振る近似的方法が開発されている。
【００７６】
Ｐｏｌａｒ符号の構築に関して、分極重み（ＰＷ）（上記参考文献［１］を参照）及びフラクタル拡張カーネル（ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築（例えば上記参考文献［２］を参照）といった様々な方法が知られている。ＰＷ及びＦＲＡＮＫはいずれも、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットを妥当な精度で割り当てることができるが、これらはいずれも、その精度（例えば正確な合成チャネルの信頼性に対するその精度）、計算のレイテンシ、及び有限精度の影響に関する制限を示す。
【００７７】
本明細書中の実施形態は、従来のＰＷ及びＦＲＡＮＫによるＰｏｌａｒ符号の構築を、強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築の実装によって改善し、計算の効率及び情報ビットの割り振りを改善する。本明細書中のいくつかの実施形態は、上述の参考文献［３］に記載されているもの等の有限精度メモリ・イン・ネットワークプロセッサ（Ｍｅｍｏｒｙ  ｉｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＭｉＮＰ）アーキテクチャに実装されるような、ビット位置の順序付けシーケンス及び割り当ての効率的な計算のための新規の手段を提示する。
【００７８】
強化分極重み（ＰＷ）
本明細書中の実施形態は、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットの割り振りのための強化ＰＷ法を説明する。強化ＰＷは、β展開として公知の技法を利用し、これは、Ｐｏｌａｒ符号構築に使用される順序付けシーケンスの迅速な決定を可能とする、理論的フレームワークを提供する。強化ＰＷは、一般化されたβ展開を利用し、その手順は以下のように要約できる：
【００７９】
合成チャネルインデックスｉ＝０，１，…，Ｎ−１の二値展開として
【００８０】
【数１１】
2020521364.tif 000013
【００８１】
を得る。ただしｂj∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］である。
【００８２】
分極重み：
【００８３】
【数１２】
2020521364.tif 000014
ただし
【００８４】
【数１３】
2020521364.tif 000015
を計算する。
【００８５】
ここで、整数値ｍ＞０は、展開率、即ち：
【００８６】
【数１４】
2020521364.tif 000016
を決定する。
【００８７】
【数１５】
2020521364.tif 000017
【００８８】
となるようにソートした後、得られたインデックスを順序付けシーケンスｑ0N-1として保存する。
【００８９】
従来のＰＷの実装は、β展開に固定値ｍ＝４を使用する。本明細書中の実施形態は、β展開をｍの他の値に一般化することにより、従来のＰＷの実装を改善する。有利には、以下で更に詳細に説明するように、Ｐｏｌａｒ符号の符号化率及び／又はブロックサイズに基づいてｍを戦略的に選択することにより、結果として得られる情報ブロック割り振りの精度を改善できる。
【００９０】
更に、３ＧＰＰ  ５Ｇ  Ｐｏｌａｒ符号構築のために提案されたＰＷ法は、β展開に基づくものである（エラー！参照元がみつかりません）が、競合するフレームワークであるＦＲＡＮＫ（フラクタル拡張カーネル）（エラー！参照元がみつかりません）は、従来のＰＷ法を上回る主要な利点として、符号レート（即ち所与のブロックサイズＮに関する情報ビットＫの数）に応じたスケーラビリティを主張する。可変展開因子、例えばβ＝２1/mを含むようにＰＷ法を拡張した、本明細書中の実施形態は、以下で更に詳細に説明するように、ＦＲＡＮＫに関連する計算に関する短所の一部を伴うことなく、ＦＲＡＮＫが示すものに相当する様式で符号レートに応じてスケールするビット分配をもたらすことができる。例えば、βを、計算されたチャネルの信頼性に対する結果的な一致が改善されるような様式で、ブロックサイズ及び符号レートに基づいて微調整してよい。
【００９１】
図７：強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築
図７は、Ｐｏｌａｒ符号化データを伝送するための方法を示すフローチャートであり、ここでＰｏｌａｒ符号は、いくつかの実施形態による強化ＰＷを用いて構築されている。図７に示す方法は、他のデバイスの中でもとりわけ、これ以前の図に図示されているシステム又はデバイスのうちのいずれと共に使用してよい。例えば、図７に示す方法は、別のＵＥ若しくは基地局１０２と通信するＵＥ１０６によって、又はＵＥ若しくは別の基地局と通信する基地局によって使用される。より一般には、上記方法は、あるデバイスから別のデバイスへの、いずれの有線又は無線Ｐｏｌａｒ符号化伝送に採用できる。様々な実施形態では、図示されている方法の要素のうちのいくつかは同時に実施してよく、図示されているものとは異なる順序で実施してよく、又は省略してよい。必要に応じて追加の方法の要素も実施してよい。図示されているように、この方法は以下のように動作できる。
【００９２】
７０２では、Ｐｏｌａｒ符号化されることになるデータを保存してよい。このデータは、ＵＥデバイス、又はＰｏｌａｒ符号化されたデータを伝送するよう構成された別のタイプのデバイスのメモリに保存してよい。
【００９３】
７０４では、上記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定してよい。符号化率Ｋは、信号強度、チャネルの状態、伝送パワー、デバイスのバッテリレベル等を含む様々な因子に基づいて決定してよい。例えば、チャネルの状態が良好であれば、より高い符号化率を用いて、より効率的なスループットでデータを伝送できる。対照的に、チャネルの状態が良好でなければ、より低い符号化率を用いることによって、データが極めて信頼性の高いビットにおいてのみ伝送されることを保証し、伝送誤りの可能性を低減できる。
【００９４】
７０６では、ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性を決定してよい。上記信頼性は、各上記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出することによって決定してよい。各ビット位置の信頼性は、それぞれの加重和から決定してよく、ここで、各ビット位置に対応する加重和は、各ビット位置の二値展開にわたる加重和である。例えば、上記加重和を、既に様々に説明した一般化されたβ展開を利用した強化ＰＷに従って、実施してよい。
【００９５】
上記データをＰｏｌａｒ符号化するための、決定された上記符号化率に基づいて、上記和に重み付けしてよい。例えば、第１の乗法因子によって上記加重和に重み付けしてよく、ここで上記第１の乗法因子は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択される。いくつかの実施形態では、上記乗法因子は、べき演算量（例えば何らかの値のｘに関する２x、又は別のべき演算量）であってよく、このべき演算量は第１のべき指数を含んでよく、ここで上記第１のべき指数は、合計される二値展開の各項のべきである。例えば、以下で更に詳細に説明するように、８＝２3に対応する二値展開中の項は、第１のべき指数３に関連していてよい。いくつかの実施形態では、上記べき演算量は更に、第２のべき指数１／ｍを含んでよく、ここで上記第２のべき指数は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて微調整できる、調整可能なパラメータを含む。
【００９６】
以下で更に詳細に説明するように、比較的高い符号レートでの正確なチャネルの信頼性は、比較的大きな値のｍを使用すると、強化ＰＷによってより良好に近似できる。例えば以下の図１８〜１９に示すように、Ｋ＝１６という低い符号レート（図１８の左上）に関して、正確なチャネルの信頼性（図１８の「ＩＤＸ」）は、ｍ＝１４によってよりもｍ＝２によってより良好に近似される。対照的に、Ｋ＝６４及びＫ＝１２８という比較的高い符号レート（図１８の左下及び右下）では、ｍ＝２よりもｍ＝１４によってより良好に近似される。図１６に示すように、より大きな値のｍによって、比較的小さな値のｍに比べて、より早いビット位置においてより多くの情報ビットによる情報ビット割り振りが得られる。同様に、より大きな符号化率により、より早いビット位置を用いた情報ビット割り振りを促進する、正確なチャネルの信頼性が得られる。従来のＰＷの実装による１つの制約は、比較的高い符号レートに関する、比較的早いビット位置への情報ビットの割り振りの非効率さである。比較的高い符号レートに関して比較的大きな値のｍを使用し、また比較的低い符号レートに関して比較的小さな値のｍを使用することにより、強化ＰＷは、正確なチャネルの信頼性をより良好に近似できる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、上記第２のべき指数は更に、第１のべき指数１／４を選択することによって得られるものに対して、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットの分配を、より早いビット位置へと広げるように、選択される。例えば図１６に示すように、より大きな値のｍは、より小さな値のｍに比べて、ビットシーケンスのビット位置全体により広く広がった情報ビット割り振りをもたらす。正確なチャネルの信頼性に対応する情報ビット割り振りは、符号化率が大きいほど、ビットシーケンス全体により広く分配されるため、ｍをｍ＝４より大きく増大させることにより、より大きな符号化率に関して、正確なチャネルの信頼性に対応する情報ビット割り振りをより良好に近似できる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに基づいて、上記和に更に重み付けしてよい（例えば乗法因子を、Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに基づいて更に選択してよい）。例えば、表４を参照して以下で更に詳細に説明するように、Ｐｏｌａｒ符号に採用されるブロックサイズ及び符号化率の各値に関して、誤差の大きさをｍの様々な値に関して決定してよい。決定される信頼性と正確なチャネルの信頼性との間の不一致を最小化するｍの値を選択してよい。
【００９９】
いくつかの実施形態では、上記乗法因子は更に、上記Ｐｏｌａｒ符号が、対応するＰｏｌａｒ符号を近似するように選択され、上記対応するＰｏｌａｒ符号は、決定された符号化率を実装し、代替的なＰｏｌａｒ符号構築法を用いて構築される。例えば、上記Ｐｏｌａｒ符号は、強化分極重み付け法に従って構築してよく、上記対応するＰｏｌａｒ符号の構築法は、ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築法を含んでよい。表３を参照して以下で更に詳細に説明するように、符号化率Ｋの値に応じてｍの値を変更することによって、強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築及びＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築に関して、Ｋ０１１［１９２，２５５］での同一の情報ビットの割り振りを得ることができる。
【０１００】
状況によっては、ＦＲＡＮＫは、より望ましい情報ビット割り振りをもたらす場合がある（例えばＦＲＡＮＫは、Ｐｏｌａｒ符号のより早い位置により多くの情報ビットを割り振る傾向を有し、これはレシーバによるより迅速な情報ビットの受信につながり、正確なチャネルの信頼性に対するより良好な近似をもたらす）。しかしながら、以下で更に詳細に説明するように、ＦＲＡＮＫは、不利な有限精度の影響を受ける場合があり、その一方でＰＷでは有限精度の影響を無視できる。従って、強化ＰＷは、これを用いてＦＲＡＮＫの有限精度の影響を回避しながらＦＲＡＮＫの情報ビット割り振りを近似でき、Ｐｏｌａｒ符号構築のための既存の方法に対して有意な改善を提供できる。
【０１０１】
再び図７を参照すると、７０８では、上記ビット位置を、それぞれの信頼性に基づいてランク付けしてよい。例えば、上記ビット位置を、決定されたそれぞれの信頼性の昇順にランク付けしてよい。
【０１０２】
７１０では、上記ランク付けに基づいて、上記データを、情報ビットとして、最も信頼性の高いビット位置に割り振ってよい。上記ビット位置の残りは、上記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよい。
【０１０３】
７１２では、上記情報ビット及び上記凍結ビットを符号化してよい。例えば、上記情報ビット及び上記凍結ビットを、Ｐｏｌａｒ符号化アルゴリズムによって処理して、Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを得てよい。
【０１０４】
７１４では、上記Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを伝送してよい。例えばＵＥは、上記Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを、Ｐｏｌａｒ符号化メッセージとして、別の遠隔ＵＥ又は基地局に無線伝送してよい。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、ステップ７０２〜７１４を参照して説明した上記方法を、第２の符号化率に従ってＰｏｌａｒ符号化される第２のデータに対して繰り返してよい。例えば、Ｐｏｌａｒ符号化される上記第２のデータを保存してよく、上記第２のデータをＰｏｌａｒ符号化するための第２の符号化率を決定してよい。上記第２の符号化率が上記第１の符号化率と異なる場合、第２の信頼性を、加重和を用いて決定してよく、上記加重和は、上記第２の符号化率に基づいて選択された第２の乗法因子によって重み付けされる。換言すれば、データ伝送の後続の回では、ＵＥは、特定のデータ伝送それぞれに使用される符号化率に基づいて、信頼性の決定を適合させてよい。例えばＵＥはこれに対応して、ビット位置それぞれの第２の信頼性に基づく、ビット位置の第２のランク付けを実施してよく、最も信頼性の高いビット位置の第２のデータを、上記第２のランク付けに基づく第２のＰｏｌａｒ符号の情報ビットとして符号化してよく、ビット位置の残りの部分を上記第２のＰｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよく、上記第２のＰｏｌａｒ符号の上記情報ビット及び上記凍結ビットを伝送してよい。
【０１０６】
ＦＲＡＮＫ、ＰＷ、強化ＰＷの詳細な分析
以下の節は、ＦＲＡＮＫ法、ＰＷ法、強化ＰＷ法のそれぞれに関する情報ビット割り振りの結果の更に詳細な分析を提示する。これらの節は、上述の図７の方法によって発生する利点の更なる詳細及び裏付けを提供する。
【０１０７】
ユニバーサル半順序（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｒｄｅｒ：ＵＰＯ）
いずれの二元対称チャネルに関して、信頼性の尺度の半順序が存在する。この信頼性の尺度は、それぞれ合成チャネルの１つのインデックスに対応するＮ個のビット位置にわたる全順序シーケンスを形成するには不十分となり得、従って半順序とみなされる。
【０１０８】
Ａｄｄｉｔｉｏｎ：インデックスＣAが二元表現（ｂ3、ｂ2、１、ｂ0）を有する合成チャネルを考えると、二元インデックスＣBが二元表現（ｂ3、ｂ2、０、ｂ0）を有する合成チャネルより信頼性が低い。１つ又は複数のビット位置での
【０１０９】
【数１６】
2020521364.tif 000018
の発生を考えると：
【０１１０】
【数１７】
2020521364.tif 000019
【０１１１】
【数１８】
2020521364.tif 000020
となる。
【０１１２】
Ｌｅｆｔ‐Ｓｗａｐ：
【０１１３】
【数１９】
2020521364.tif 000021
【０１１４】
となるようないわゆるＬｅｆｔ‐ｓｗａｐを考えると、このパターンは複数回出現でき、またビット位置は隣り合っている必要はない：
【０１１５】
【数２０】
2020521364.tif 000022
【０１１６】
【数２１】
2020521364.tif 000023
【０１１７】
上述の特性は、チャネルインデックスのペア（ｘ，ｙ）間の相対的な信頼性を評価するために使用され、ここで上記チャネルインデックスのサブセットは、Ａｄｄｉｔｉｏｎ又はＬｅｆｔ‐ｓｗａｐ又はこれらの組み合わせによって決定できない。その結果、これらの順序はＵＰＯにとって未知となる（「半順序（ｐａｒｔｉａｌ  ｏｒｄｅｒ）」という用語の理由）。
【０１１８】
３（０，１，１）及び４（１，０，０）
【０１１９】
７（０，１，１，１）及び１２（１，１，０，０）
【０１２０】
ＵＰＯは、このアプローチがいずれの二元対称チャネルに適用されるため、「ユニバーサル（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ）」と呼ばれる。
【０１２１】
分極重み（ＰＷ）
ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築は、二項展開（ｂｉｎａｒｙ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：ＢＥ）に基づく方法であり、信頼性の順序の問題に対処することを目的とする。ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築を用いて、順序付けシーケンス、及び情報／凍結ビットの位置を引き出すための手順は、以下のようにまとめることができる：
【０１２２】
信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ‐ｔｏ‐ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）非依存型信頼性推定を：各サブチャネルの信頼性を計算し（オフライン動作）；最大符号長さＮmaxのＰｏｌａｒ符号に関する順序付けインデックスシーケンス
【０１２３】
【数２２】
2020521364.tif 000024
【０１２４】
を保存することによって、実施する。サブチャネルの信頼性の順序は、重みシーケンス
【０１２５】
【数２３】
2020521364.tif 000025
【０１２６】
によって推定され、これは以下のように算出される：
【０１２７】
【数２４】
2020521364.tif 000026
（ただしｂj∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］）と仮定すると、
【０１２８】
【数２５】
2020521364.tif 000027
となり、ここでｎ＝ｌｏｇ2（Ｎ）である。
【０１２９】
ＰＷに関する設計の分析‐計算負荷
符号構築のＰＷ法は、以下の２セットの計算を伴う：（i）各ｘドメインインデックスの加重和を累積する；（ii）上記加重和をランク付けして、ｕドメインマッピングを決定する。
【０１３０】
ＰＷにおいて加重和を計算する際、βjの進行は、式：
【０１３１】
【数２６】
2020521364.tif 000028
【０１３２】
を用いてオフラインで計算できる。加重和の計算は、
【０１３３】
【数２７】
2020521364.tif 000029
【０１３４】
の形式の一連の和となり、重み付けセット全体ｎ・Ｎの実積和演算Ｗ0N-1に関してｎ・Ｎの実積和演算が必要となる。この計算は、レイテンシの低減のために必要に応じて、次元ｉ又はｊに沿って並列化してよい。
【０１３５】
ランク付けの実施にあたって、加重和を、Ｎ・ｌｏｇ2Ｎの複雑性でランク付けしてよい。この複雑性は、ｎ＝ｌｏｇ2Ｎの場合にｎ・Ｎへと短縮される。この計算は容易には並列化できない。しかしながら、適度なブロックサイズがある場合、この計算はオンラインで実施できる。
【０１３６】
図８：レイテンシの分析‐ＰＷ順序付けシーケンスの生成
図８は、符号サイズＮの様々な値に関するクロック速度の関数としてのＰＷ順序付けシーケンスレイテンシのプロットである。図示されているように、順序付けシーケンスの計算に関するレイテンシは、最小１ＧＨｚのクロックの場合に、並列性がないと仮定すると、２０μｓ未満である。最小５００ＭＨｚのクロックの場合、レイテンシは、最大ブロックサイズに関してさえ、５０μｓ未満のままとなる。加重和の計算を並列化する可能性を考慮すると、レイテンシは、図８に示したもの未満に更に低減できる。
【０１３７】
図９：量子化誤差分析‐ＰＷ順序付けシーケンスの生成
図９は、合計ビット数の関数としての、ＰＷを用いた信号の出力（｜Ｗ｜2）及び誤差（｜Ｗ−Ｗq｜2）のグラフである。加重和の計算のダイナミックレンジは、ｉ＝０＝［０００…０］2の場合はゼロによって、ｉ＝Ｎ−１＝［１１１…１］2の場合はΣβjによって制限される。
【０１３８】
【数２８】
2020521364.tif 000030
【０１３９】
とすると、加重和の最大値は、Ｗmax＝１９．８５５６であることを示すことができる。小数点の左側に５ビットがあり、残りのビットが小数部分を表すために使用されると仮定したビット表現の範囲に関する、相対二乗平均誤差を図９に示す。量子化ノイズ出力は、適度なビット幅に関して７５ｄＢ未満に低減される。図９に示されている評価に使用されているＭｉＮＰアーキテクチャは、１６ビットデータに基づくものである。図示されているように、量子化誤差は、ＰＷ法に関しては無視できる。
【０１４０】
フラクタル拡張カーネル（ＦＲＡＮＫ）
ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築は、オンラインでの構築を可能とするために記述の複雑性が低い、スケーラブルなＰｏｌａｒ符号シーケンス構築のための理論的に正当なフレームワークを提供するために導入された。ＦＲＡＮＫを用いて、順序付けシーケンス、及び情報／凍結ビットの位置を引き出すための手順は、以下のようにまとめることができる：
【０１４１】
１）ネスト相互情報（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＭＩ）密度発展法（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＤＥ）又は他のスキームに基づいて、短い参照シーケンスを構築する。
【０１４２】
２）各（Ｎ，Ｋ）符号に関して、長い符号語を短い長さのグループ（最も短い長さは、構築された上記短い参照シーケンスの長さに等しい）に再帰的に分割し、情報（ｉｎｆｏ）ビットの個数Ｋｉを、ＭＩ比の式による情報ビット比に基づいて、またパンクチャリングされたビット及び／又は短縮されたビットを考慮して、各グループに割り振る。
【０１４３】
３）長さＮｒｅｆ以下のブロックに到達したときに、長さＮｒｅｆのグループの情報ビット位置を、上記短い参照シーケンス、及び当該情報ビットの個数に基づいて生成する。
【０１４４】
図１０：ＦＲＡＮＫ  ＭＩ再帰
図１０は、ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築に従って採用される典型的な相互情報（ＭＩ）再帰法を示す。
【０１４５】
符号サイズが２のべき乗Ｎ＝２mである場合、情報ビットの分配はＭＩ算出に基づいており、再帰への入力ＭＩは容量ＭＩ＝Ｒ＝Ｋ／Ｎ（即ちチャネル符号がサポートできる最大レート）に設定される。各グループに関するレート割り振り、例えばＲ０、Ｒ１、及びこれに続くＲ００、Ｒ０１、Ｒ１０、Ｒ１１等の再帰的算出は、図１０に示すように実行される。
【０１４６】
ＦＲＡＮＫに関する設計の分析‐計算負荷
ＦＲＡＮＫの計算負荷は通常、Ｒ2及び２Ｒ−Ｒ2の計算ペアによって支配される。ＮｒｅｆのＭ個のセグメントはそれぞれ、ｍ＝ｌｏｇ2Ｍの段階を必要とし、これにより２1＋２2＋２3＋…の計算ペアが発生する。各ペアは、１段階毎に、１ペアあたり合計２回の演算として、１回の乗算及び１回の積和を必要とする。演算の総数は
【０１４７】
【数２９】
2020521364.tif 000031
【０１４８】
によって与えられる。Ｎ＝１０２４及びＮｒｅｆ＝６４であり、Ｍ＝１６はｍ＝４の段階を必要とする。総演算数は２６２００である。異なる複数の値のＮに関する、ＦＲＡＮＫを用いた、クロック速度の関数としての再帰レイテンシのプロットである図１１に示すように、対応するレイテンシは、いずれのクロック速度に関して無視できる。
【０１４９】
ＦＲＡＮＫ‐有限精度の影響
ＦＲＡＮＫを用いて構築されたＰｏｌａｒ符号に関する精度の要件は、Ｒ−ＲMの項によって決定され、これは、低い符号レート及び長いブロックサイズに関して、固定小数点表現でアンダーフローを引き起こす場合があり、これにより、割り当てられるビットインデックスの数が、選択された符号レートに必要なものよりも少なくなる。しかしながら、Ｋ個の情報ビットをＭ個のサブブロックに分配することに関連する粗い粒度を採用すると、精度要件を緩和できる。ヒューリスティックなアプローチでは、正確な計算に関して、１３又は１４個の固定小数点ビットで十分となり得ることが示唆されている。
【０１５０】
長さＮｒｅｆの各グループ間での情報ビット分配の選択は、参考文献［２］において、通信路容量を達成する符号の考案に役立つものとして確立されている。以下の表１は、ＦＲＡＮＫに関するＫ分布を、強化ＰＷに関するものと並べて列挙している。なお、強化ＰＷのＫ分布は、ＦＲＡＮＫの符号シーケンスの上部における情報ビットのスパース性を近似するために微調整されていてよい。公平な並列比較を促進するために、このような配慮を行った。従来のＰＷのベースラインの場合、即ちｍ4＝４、は、太字で強調されている。
【０１５１】
【表１】
2020521364.tif 000032
【０１５２】
本明細書中の実施形態は、ＰＷ符号構築をＦＲＡＮＫ符号構築と並べて分析することにより、Ｐｏｌａｒ符号構築に関する効率の改善を提供する修正ＰＷ符号を得る。これら２つの方法を調査して、実装の観点からのいずれの実質的な差異を特定した。ＰＷのレイテンシは、ＦＲＡＮＫより高いものの小さく（＜５０μｓ）、これはＮＲの予想されたスロット時間に匹敵する。その結果、符号構築に関するレイテンシは、前のブロック復号期間に隠れることができる。
【０１５３】
ＰＷ構築による有限精度の影響は無視できるものであり（関心対象の信号より＞７５ｄＢ小さい）、これは、適度なビット幅に関してもオンライン計算が可能であることを示唆している。対照的に、ＦＲＡＮＫによる有限精度の要件は、エンコーダ及びデコーダがビットの同一のＫ分布に到達することを保証するための注意深い処理の恩恵を得ることができる。これは特に、ＲMの項が支配的になり始める、ブロックサイズが長く符号レートが低い場合に当てはまる。
【０１５４】
オンライン計算が可能であることを考えると、強化ＰＷに関するＫ分布を微調整することにより、レートの一致についての考慮事項に関して同様の開始点を提供しながらも、ＦＲＡＮＫの有限精度の影響による制限を伴うことなく、ＦＲＡＮＫに関するＫ分布を近似できる。
【０１５５】
強化ＰＷ：数値例
以下のリストは、加算性白色ガウス雑音（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ：ＡＷＧＮ）上での伝送を想定した、Ｎ＝１６、ｍ＝４、βj＝２j・1/4という特定の例に関する、強化ＰＷの実装に使用されるβ展開を用いた数値的な結果を記述する。
【０１５６】
分極重み：
Ｗ015＝［０        １．００００        １．１８９２        ２．１８９２        １．４１４２        ２．４１４２        ２．６０３４        ３．６０３４        １．６８１８        ２．６８１８        ２．８７１０        ３．８７１０        ３．０９６０        ４．０９６０        ４．２８５２        ５．２８５２］  ．
【０１５７】
順序付きシーケンス：
ｑ015＝［０          １          ２          ４          ８          ３          ５          ６          ９        １０        １２          ７        １１        １３        １４        １５］．
【０１５８】
以下のサンプルチャネル割り当ては、全てがゼロである凍結ビットのフィールドを想定した場合の、Ｋ＝６に関する結果である：
ｕ015＝［０          ０          ０          ０          ０          ０        ０          ０          ０        ｕ0        ｕ2        ０        ｕ1        ｕ3        ｕ4        ｕ5］．
【０１５９】
図１２：ネストβ展開、Ｎ＝５１２（ｎ＝９）、ｍ＝４
図１２は、ｍの特定の値に関するβ展開の項の順序付きシーケンスを示すツリー図である。なお、この順序付きシーケンスは、ＵＰＯの信頼性に似たものとなるように、βを変更することによって（即ちｍを変更することによって）微調整してよい。
【０１６０】
チャネル信頼性に関するＵＰＯは、特定の条件が満たされている限り保持される。例えば：
Ｃ（Ｗ0011）＞Ｃ（Ｗ1000）β＋１＞β3；同等に、β3−（β＋１）＜０
Ｃ（Ｗ1001）＞Ｃ（Ｗ0110）β3＋１＞β2＋β；同等に、β2＋β−（β3＋１）＜０
【０１６１】
例えば、（エラー！参照元がみつかりません）は、ｍ＜２．５に関して、これらの基本条件のうちの１つ以上が満たされない場合を示す。選択されているｍの値は、比較的少ないＫ位置への情報ビットの分配及び結果として得られる誤差性能を含む、他の考慮事項によって支配され得る。
【０１６２】
図１４：β展開、Ｎ＝５１２（ｎ＝９）、ｍ＝４
図１４は、Ｎ＝５１２及びｍ＝４に関する、情報ビットの割り振りの例示的な順序付きシーケンスｑ0N-1を示す。図示されているように、計算された信頼性は一般に、合成チャネルインデックスと共に増大し、上記インデックスが増大する際に、位置がずれた複数の降下が発生する。
【０１６３】
図１５：再帰的情報ビット割り振り
図１５は、ＦＲＡＮＫによって採用される再帰的ビット割り振りプロセスを示す概略図である。図示されているように、ＦＲＡＮＫは、割り当てられた符号レートに従って情報ビットを分配するための再帰的手順を、以下のように規定する：
【０１６４】
Ｗ0チャネルインスタンスに割り振られる情報ビットの割合：Ｋ０＝Ｒ０／Ｒ＊Ｋ／２
【０１６５】
Ｗ1チャネルインスタンスに割り振られる情報ビットの割合：Ｋ１＝Ｒ１／Ｒ＊Ｋ／２
【０１６６】
符号レートは、平均Ｗ1及びＷ0相互情報をそれぞれ反映する：Ｒ＝（Ｒ０＋Ｒ１）／２
【０１６７】
複数の段階で実行される場合、ＦＲＡＮＫは、ビット割り当てを固定長のサブブロックへと分割することを目的とする。例として図１５を用いると、比較的少ないＫ位置は、所与の段階において比較的少ないインデックスを有するものとして定義できる。この定義によると、Ｋ０００は、Ｋ００１に比べて少ないＫ位置を表し、Ｋ０００−Ｋ００１は、Ｋ０１０−Ｋ０１１が占めるＫ位置よりも少ないＫ位置を占めるなどする。
【０１６８】
このアプローチは、意図した符号レートに比例して、比較的少ないＫ位置への情報ビットの分配をもたらし得る。符号レートが高くなるほど、比較的少ないＫ位置に割り振られる情報ビットの個数が大きくなる。比較として、ＰＷビット分配は、符号レートの関数として、比較的少ないＫ位置において比較的平坦となる（エラー！参照元がみつかりません）。例えば、以下の表２中で太字で強調されているＫ０１１［１９２，２５５］を参照。
【０１６９】
【表２】
2020521364.tif 000033
【０１７０】
本明細書に記載の実施形態によると、可変のβ＝２1/mを用いる強化ＰＷを実装することにより、ビットの順序付けを微調整して、ＦＲＡＮＫによって実現されるものを近似した、強化ＰＷ法を用いた情報ビット分配を実現できるようになる。例えば表３は、Ｋ０１１［１９２，２５５］におけるビットの割り振りを、強化ＰＷによるβ展開を用いて微調整して、ＦＲＡＮＫによって実現されるものと一致させたことを示す。
【０１７１】
【表３】
2020521364.tif 000034
【０１７２】
図１６：ビット位置の置換
図１６は、ｍの様々な値に関する、強化ＰＷを用いた情報ビット割り振りの散布図である。順序付きシーケンスは、入力インデックスを割り当てられたビット位置に変換する置換の結果として解釈できる。従来の二値展開は、ｍ＝１、即ちβ＝２1/1＝２に対応し、置換のない入力シーケンスのインデックス付けと同一の順序をもたらす（図１６の対角線）。置換は、ｍの値の増加（即ちβの減少）に伴って情報ビット割り振りが大きく変動することを示す。換言すれば、ｍ＝１を超えてｍが増大すると、図１６に示されている対角線から大幅に逸脱した情報ビット割り振りがもたらされる。
【０１７３】
なお、βの減少（即ちｍの増大）に伴い、情報ビットの割り当ては、インデックスＮ＝５１２から始めて下方に向かって、ビットインデックス内のより早い位置において、比較的少ないＫ位置を探索する。チャネル置換の変動性が大きいほど、情報ビットをビット位置により広く分配でき、所与の符号レートに関する平均相互情報により似せることができる。
【０１７４】
図１７ａ〜１７ｂ：ビット分配
図１７ａ〜１７ｂは、Ｎ＝５１２、かつｍ＝４（左）及びｍ＝１４（右）に関する、情報ビット割り振りの順序付きシーケンスｑ0N-1の並列比較を示す。ｍの値の増大（即ちβの減少）に伴い、結果として生じるチャネル割り当ては、より高いチャネルインデックスにおいてよりかなり多くの空白を示し、これは、比較的少ないＫ位置に対する情報ビットのより幅広い分配を示す。例えば、比較的大きな値であるｍ＝１４は、比較的多くの「空白（ｗｈｉｔｅｓｐａｃｅ）」をもたらすことが分かり、これは、情報ビット割り振りのより広い（即ち比較的単調でない）分配を示す。図１７ａ〜１７ｂは、ｍの値が大きいほど、Ｐｏｌａｒ符号のより早い位置で情報ビットが割り振られる様子を示し、これにより、ブロックサイズ及び符号化率の値に応じて、正確なチャネルの信頼性をより正確に近似できる。
【０１７５】
チャネルの順序付け
符号の性能の重要な尺度は、チャネル割り当てが、図１８に符号レートＲ＝Ｋ／Ｎの関数としての「ＩＤＸ」として挙げられている、計算されたチャネルの信頼性にどの程度適合しているかである。順序付きシーケンスのビットインデックスが、計算されたチャネルの信頼性によって示されるビットインデックスに近づくほど、符号の性能は良好である。
【０１７６】
図１８：チャネルの順序付け
図１８は、正確なチャネルの信頼性（「ＩＤＸ」）と比較した場合の、４つの異なる値の符号化率Ｋに関する、及び様々な値のｍに関する、割り当てられるビット位置（即ち情報ビット割り振り）を示す。β展開（及びこの点に関してＦＲＡＮＫ）が、計算されたチャネルの信頼性を考慮して達成される順序付けを最もよく近似するため、符号割り当てに相当なミスマッチが存在することが多い。しかしながら、低い符号レート、例えばＫ＝１６では、チャネル割り当ての誤差は、割り当てられるβの値とは独立して、比較的小さくなることが明らかである。誤差率はＫと共に着実に上昇する。しかしながら、βの値の一部が、他の値よりも、割り当てられるビット位置における平均により良く一致する、複数のクロスオーバポイントが存在する。例えば、割り当てられるチャネルの信頼性の平均誤差が（エラー！参照元がみつかりません）に示されており、最小の誤差は、所与のブロックサイズ及び符号レートに関するβの最良の選択を示す。
【０１７７】
以下の表４は、様々な符号レートの値及び様々なブロックサイズに関する、割り当てられるチャネルの信頼性において最小の平均誤差が得られる値ｍを列挙している。いくつかの実施形態では、所与の符号レート及びブロックサイズ構成に関して、チャネルの信頼性の誤差を最小化する値に基づいてｍがオフラインで決定される、修正されたアプローチを実装してよい。そして、選択した上記符号レート及びブロックサイズ構成に関して、β＝２1/mを入力パラメータとして使用して、ベータ展開を実行時間において続行してよい。
【０１７８】
【表４】
2020521364.tif 000035
【０１７９】
修正型β展開手順
いくつかの実施形態では、修正型β展開手順を以下のように実施してよい：
【０１８０】
i．合成チャネルインデックス、ｉ＝０、１、…、Ｎ−１の二値展開として
【０１８１】
【数３０】
2020521364.tif 000036
【０１８２】
を得る。ただしｂj∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］である。
【０１８３】
ii．符号レート及びブロックサイズの所与の組み合わせに関して、チャネル信頼性割り当ての誤差を最小化すると考えられるパラメータｍを、入力として得る
【０１８４】
iii．分極重み
【０１８５】
【数３１】
2020521364.tif 000037
ただし
【０１８６】
【数３２】
2020521364.tif 000038
を計算する。ただし、整数値ｍ＞０は、展開率、即ち
【０１８７】
【数３３】
2020521364.tif 000039
を決定する。
【０１８８】
ｉｖ．
【０１８９】
【数３４】
2020521364.tif 000040
【０１９０】
となるようにソートした後、得られたインデックスを順序付けシーケンスｑ0N-1として保存する。
【０１９１】
ステップiiに挿入されるものとして、ｍの選択は、割り当てられた符号レート／ブロックサイズの組み合わせに関して望ましい値のｍを決定するためのオフライン計算を伴ってよい。その後、選択された値β＝２1/mの場合に、オンライン計算を続けてよい。この修正型アプローチは、実行時間においてチャネル信頼性の評価におけるβ展開の計算の効率を維持しながら、ビットの割り当てを、符号レートの関数としてチャネルの信頼性により良好に一致するよう、微調整するための手段を組み込むことができる。
【０１９２】
本開示の実施形態は、様々な形態のいずれにおいて実現できる。例えばいくつかの実施形態では、本発明は、例えばコンピュータ実装型の方法、コンピュータ可読メモリ媒体又はコンピュータシステムとして実現できる。他の実施形態では、本発明は、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用設計のハードウェアデバイスを用いて実現できる。他の実施形態では、本発明は、ＦＰＧＡ等の１つ以上のプログラマブルハードウェア要素を用いて実現できる。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読メモリ媒体は、プログラム命令及び／又はデータを記憶するよう構成してよく、このプログラム命令は、コンピュータシステムによって実行された場合に、上記コンピュータシステムに、例えば本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれか、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかの組み合わせ、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかのいずれのサブセット、又はこのようなサブセットのいずれの組み合わせである、方法を実施させる。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、計算デバイスは、プロセッサ（又はプロセッサのセット）及びメモリ媒体を含むよう構成してよく、メモリ媒体はプログラム命令を記憶し、ここでプロセッサは、メモリ媒体からプログラム命令を読み出して実行するよう構成され、プログラム命令は、本明細書に記載の様々な方法実施形態のうちのいずれか（又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかの組み合わせ、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかのいずれのサブセット、又はこのようなサブセットのいずれの組み合わせ）を実装するために実行可能である。上記デバイスは、様々な形態のいずれにおいて実現できる。
【０１９５】
以上、具体的な実施形態について説明したが、これらの実施形態は、ある単一の実施形態がある特定の特徴に関して記載されている場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。本開示中で提供されている特徴の例は、特段の記載がない限り、限定ではなく例示を意図したものである。以上の説明は、本開示の利益を有する当業者に明らかであるような代替例、修正例及び均等物を包含することを意図したものである。
【０１９６】
本開示の範囲は、本明細書で（明示的若しくは暗黙的に）開示されたいずれの特徴若しくは特徴の組み合わせ、又はこれらのいずれの一般化形態を、これらが本明細書中で対処される問題のうちのいずれ又は全てを軽減するかどうかに関わらず、含む。従って、本出願（又はそれ以前に請求された出願）の審査中に、このような特徴のいずれの組み合わせに対して、新たな請求項が作成される場合がある。特に、添付の請求項を参照すると、従属請求項からの特徴を、独立請求項からの特徴と組み合わせてよく、また各独立請求項からの特徴を、添付の請求項に列挙された具体的な組み合わせだけでなくいずれの適切な方法で組み合わせてよい。
【図１】
2020521364.tif 000041
【図２】
2020521364.tif 000042
【図３】
2020521364.tif 000043
【図４】
2020521364.tif 000044
【図５】
2020521364.tif 000045
【図６】
2020521364.tif 000046
【図７】
2020521364.tif 000047
【図８】
2020521364.tif 000048
【図９】
2020521364.tif 000049
【図１０】
2020521364.tif 000050
【図１１】
2020521364.tif 000051
【図１２】
2020521364.tif 000052
【図１３】
2020521364.tif 000053
【図１４】
2020521364.tif 000054
【図１５】
2020521364.tif 000055
【図１６】
2020521364.tif 000056
【図１７ａ】
2020521364.tif 000057
【図１７ｂ】
2020521364.tif 000058
【図１８】
2020521364.tif 000059
【図１９】
2020521364.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月19日(2019.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して、Ｐｏｌａｒ符号の構築に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｏｌａｒ符号は、多様な技術的用途で使用されている。Ｐｏｌａｒ符号の構築時、凍結ビット及び情報ビットを、Ｐｏｌａｒ符号内の特定のビット位置に割り振る。Ｐｏｌａｒ符号構築のための既存のアルゴリズムは、計算的に非効率である場合があり、又はＰｏｌａｒ符号に望ましくない特徴を導入する場合がある。従って、この分野において改善が望まれている。
特許文献１は、ハイブリッドＰｏｌａｒ符号を生成するための方法及び装置を開示している。上記方法は：Ｎ×Ｎの第１の行列、及びＮ個のビットを含むシーケンスを取得するステップであって、Ｎは上記ハイブリッドＰｏｌａｒ符号の符号長さであり、上記第１の行列のＮ個の行は、上記シーケンス中の上記Ｎ個のビットに一対一対応し、Ｎは正の整数である、ステップ；上記Ｎ個のビットの信頼性を決定し、上記第１の行列の上記Ｎ個の行それぞれの重みを決定するステップ；上記Ｎ個のビットの上記信頼性と、上記第１の行列の上記Ｎ個の行の上記重みとに従って、上記Ｎ個のビットの中からＫ個のビットを情報ビットとして選択するか、又は上記Ｎ個のビットの上記信頼性と、上記第１の行列の上記Ｎ個の行の上記重みとに従って、上記第１の行列のＫ個の行を選択して、符号化に使用されるＫ×Ｎの第２の行列を構築することにより、上記情報ビットの位置に従って又は上記第２の行列に従って情報ビットシーケンスを符号化して、上記ハイブリッドＰｏｌａｒ符号を生成するステップであって、Ｋは符号化されることになる情報ビットシーケンスの長さであり、Ｎ以下である、ステップを含む。本発明の実施形態では、あるビットの信頼性を考慮するだけでなく、第１の行列の列であり、かつ上記ビットに対応する、ある列の重みも考慮することにより、Ｐｏｌａｒ符号の性能を改善できる。
特許文献２は、符号化方法及び符号化デバイスを開示する。上記符号化方法は：符号化対象の情報ビットを巡回冗長検査ＣＲＣによって符号化し、続いて、ＣＲＣによって符号化された上記ビットを、Ｐｏｌａｒ符号の構築パラメータによって決定されたインタリーバに入力するステップであって、上記インタリーバは、ＣＲＣによって符号化された上記ビットをインターリーブして、インターリーブドビットを出力する、ステップ；及び出力された上記インターリーブドビットを上記Ｐｏｌａｒ符号で符号化して、符号化済みＰｏｌａｒ符号を取得するステップを含む。上記方法を用いて、Ｐｏｌａｒ符号が比較的短い場合又は中程度の長さのものである場合に、上記Ｐｏｌａｒ符号の最小符号距離が十分に大きくならないという従来技術の課題を解決する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州公開特許第２８９９９１１号
【特許文献２】米国公開特許第２０１６／００７９９９９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
Ｐｏｌａｒ符号の構築においてビット位置の信頼性を決定するためのシステム及び方法の様々な実施形態を記載する。例えば、いくつかの実施形態は、ユーザ機器（ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ＵＥ）又は基地局（ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＳ）に関連してよく、これらは、少なくとも１つのラジオ、メモリ、及び１つ以上の処理要素を備え、また本明細書に記載の動作のサブセット又は全てを実施するよう構成される。
【０００５】
いくつかの実施形態では、ＵＥは、Ｐｏｌａｒ符号化済みデータを構築して伝送する。Ｐｏｌａｒ符号化されるデータを保存してよく、また上記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定してよい。ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性は、各上記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出することによって決定してよい。各ビット位置の信頼性は、それぞれの加重和から決定してよく、ここで、各ビット位置に対応する加重和は、各ビット位置の二値展開にわたる加重和である。上記加重和を、第１の乗法因子によって重み付けしてよく、上記第１の乗法因子は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択してよい。
【０００６】
上記ビット位置を、それぞれの信頼性に基づいてランク付けしてよく、上記ランク付けに基づいて、上記データを、情報ビットとして、上記Ｐｏｌａｒ符号の最も信頼性の高いビット位置に割り振ってよい。上記ビット位置のうちの残りの部分は、上記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよい。上記情報ビット及び上記凍結ビットをＰｏｌａｒ符号化してよく、続いて上記ＵＥは、Ｐｏｌａｒ符号化済みの上記情報ビット及び上記凍結ビットを伝送してよい。
【０００７】
この「発明の概要」は、本文書に記載されている主題の一部の簡潔な概観を提供することを意図したものである。従って、上述の特徴は単なる例であり、本明細書に記載の主題の範囲又は精神を多少なりとも狭めるものと解釈してはならないことを理解されたい。本明細書に記載の主題の他の特徴、態様、及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【０００８】
以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、以下の図面と併せて考察すると、本発明のより良好な理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、いくつかの実施形態による、無線通信環境を示す図である。
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、基地局のカバレッジが重複する無線通信環境を示す図である。
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、例示的な基地局を示すブロック図である。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、例示的なＵＥを示すブロック図である。
【図５】図５は、ｎ＝１１である場合の、チャネルの分極の例を示す。
【図６】図６は、ｎ＝３である場合の例示的なＰｏｌａｒエンコーダを示す。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、強化分極重み付け（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ：ＰＷ）コード構築を用いて、Ｐｏｌａｒ符号を有するメッセージを符号化するための、トランスミッタのための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、いくつかの実施形態による、符号サイズの多様な値に関するクロック速度の関数としての、ＰＷ順序付けシーケンスレイテンシのプロットである。
【図９】図９は、いくつかの実施形態による、合計ビット数の関数としての、ＰＷを用いた信号の出力及び誤差のグラフである。
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態による、フラクタル拡張カーネル（ＦＲＡｃｔａｌｌｙ  ｅＮｈａｎｃｅｄ  Ｋｅｒｎｅｌ：ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築に従って採用される典型的な相互情報（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＭＩ）再帰法を示す。
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による、異なる複数の値のＮに関する、ＦＲＡＮＫを用いた、クロック速度の関数としての再帰レイテンシのプロットである。
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、４ビットネストβ展開のグラフである。
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による、β展開の異なる複数の項がｍの関数としてどのように変動するかのグラフである。
【図１４】図１４は、いくつかの実施形態による、合成チャネルインデックスの関数としての正規化された分極重みのグラフである。
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、ＦＲＡＮＫを用いて情報ビットを分配する方法を示す概略図である。
【図１６】図１６は、いくつかの実施形態による、ｍの様々な値に応じた、強化ＰＷを用いた、ビットインデックスの関数としてのビット位置の散布図である。
【図１７ａ−１７ｂ】図１７ａ、１７ｂは、いくつかの実施形態による、ｍの２つの値に関する、合成チャネルインデックスの関数としての、割り当てられたビット位置の散布図である。
【図１８】図１８は、４つの異なる値の符号レートに関して、計算されたチャネルの信頼性からの実際に割り当てられるビット位置を、様々なｍの値を有する強化ＰＷを用いて得られる結果と比較した、４つの散布図を示す。
【図１９】図１９は、いくつかの実施形態による、符号レートの関数としての、計算されたチャネル信頼性に対する、強化ＰＷを用いて得られた割り当てられたチャネルの信頼性の平均誤差を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は様々な修正例及び代替形態を許容するものであるが、その特定の実施形態を例として図示し、本明細書において詳細に説明する。しかしながら、図面及びその詳細な説明は、開示されている特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、反対に、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲内にあるあらゆる修正形態、均等物及び代替物を包含することを意図したものであることを理解されたい。
【００１１】
本発明の実施形態の詳細な説明
参考文献の援用
以下の参考文献は、その全体が、本明細書に十分にかつ完全に記載されているかのように、参照により本出願に援用される。
１．  Ｒ１‐１７０１７０２，  “Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｄｅｓ”，  Ｈｕａｗｅｉ，  ＨｉＳｉｌｉｃｏｎ，  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  ＃８８，  Ｆｅｂ．  ２０１７．
２．  Ｒ１‐１７０６１３０，  “ＦＲＡＮＫ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：  ｎｅｓｔｅｄ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｐｏｌａｒ  ｃｏｄｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ”，  Ｑｕａｌｃｏｍｍ  Ｉｎｃ．，  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  ＃８８ｂｉｓ，  Ａｐｒ．  ２０１７．
３．  Ｒ１‐１６１３００６，  “Ａ  Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉ‐ｍｏｄｅ  ＮＲ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ”，  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｌｏｇｉｘ  Ｉｎｃ．，  ３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ＃８７，  Ｎｏｖ．  ２０１６．
４．  “β‐ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：  Ａ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｆａｓｔ  ａｎｄ  Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒ  Ｃｏｄｅｓ”，  Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｌｉｂｒａｒｙ，  Ａｐｒ  １９，  ２０１７．
【００１２】
用語
以下は、本出願において使用される用語の用語集である。
【００１３】
メモリ媒体‐いずれの様々な種類のメモリデバイス又はストレージデバイス。用語「メモリ媒体」は、インストール媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク若しくはテープデバイス）；コンピュータシステムメモリ若しくはＤＲＡＭ、ＤＤＲ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＤＯ  ＲＡＭ、ラムバスＲＡＭ等のランダムアクセスメモリ；又は磁気メディア（例えばハードドライブ）、光学ストレージ若しくはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ等の不揮発性メモリ；レジスタ又は他の同様のタイプのメモリ素子等を含むことを意図している。メモリ媒体はその他のタイプのメモリ又はその組み合わせも同様に含んでよい。更に、メモリ媒体は、プログラムを実行する第１のコンピュータ内に配置してよく、及び／又はインターネット等のネットワークを介して第１のコンピュータに接続された第２の異なるコンピュータ内に配置してよい。後者の場合、第２のコンピュータは第１のコンピュータに、実行のためのプログラム命令を提供してよい。用語「メモリ媒体」は、異なる位置、例えばネットワークを介して接続された異なるコンピュータ内にあってよい２つ以上のメモリ媒体を含んでよい。
【００１４】
キャリア媒体‐上述のメモリ媒体、並びにバス、ネットワーク及び／又は電気若しくは光信号といった信号を搬送する他の物理伝送媒体といった物理伝送媒体。
【００１５】
プログラマブルハードウェア要素‐これは、プログラマブル又は実配線相互接続によって接続された、複数のプログラマブル機能ブロックを備える、様々なハードウェアデバイスを含む。例としては、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＰＬＤ（プログラマブル論理デバイス）、ＦＰＯＡ（フィールドプログラマブルオブジェクトアレイ）、ＣＰＬＤ（複合ＰＬＤ）が挙げられる。プログラマブル機能ブロックは、粒度が細かいもの（組み合わせ論理又はルックアップテーブル）から、粒度が粗いもの（算術論理ユニット又はプロセッサコア）にまで及んでよい。プログラマブルハードウェア要素は、「再構成可能論理（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ）」と呼ばれる場合もある。
【００１６】
特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）‐この用語は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されている。用語「ＡＳＩＣ」は、汎用プログラマブルデバイスではなく、ある特定の用途のためにカスタマイズされた集積回路を含むことが意図されているが、ＡＳＩＣＳは、構成ブロックとしてプログラマブルプロセッサコアを含んでもよい。携帯電話用チップ、ＭＰ３プレイヤー用チップ、及び他の多数の単機能ＩＣが、ＡＳＩＣの例である。ＡＳＩＣは通常、Ｖｅｒｉｌｏｇ又はＶＨＤＬといったハードウェア記述言語で記述される。
【００１７】
プログラム‐用語「プログラム」は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されている。用語「プログラム」は：１）メモリに保存でき、プロセッサが実行可能な、ソフトウェアプログラム；又は２）プログラマブルハードウェア要素若しくはＡＳＩＣを構成するために使用できる、ハードウェア構成プログラムを含む。
【００１８】
ソフトウェアプログラム‐用語「ソフトウェアプログラム」は、その通常の意味の全範囲を有することが意図されており、メモリ媒体に保存でき、プロセッサが実行可能な、いずれのタイプのプログラム命令、コード、スクリプト及び／若しくはデータ、又はこれらの組み合わせを含む。例示的なソフトウェアプログラムとしては：テキストベースプログラミング言語、例えばＣ、Ｃ＋＋、ＰＡＳＣＡＬ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＣＯＢＯＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、アセンブリ言語といった命令型又は手続き型原語で書かれたプログラム；グラフィカルプログラム（グラフィカルプログラミング言語で書かれたプログラム）；アセンブリ言語プログラム；機械言語にコンパイルされたプログラム；スクリプト；及び他のタイプの実行可能なソフトウェアが挙げられる。ソフトウェアプログラムは、何らかの方法で相互運用される２つ以上のソフトウェアプログラムを含んでよい。
【００１９】
ハードウェア構成プログラム‐プログラマブルハードウェア要素又はＡＳＩＣをプログラム又は構成するために使用できるプログラム、例えばネットリスト又はビットファイル。
【００２０】
コンピュータシステム‐用語「コンピュータシステム」は、パーソナルコンピュータシステム（ＰＣ）、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワーク家電、インターネット家電、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、グリッドコンピューティングシステム又はその他のデバイス若しくはデバイスの組み合わせを含む、様々なタイプの計算又は処理システムのいずれかを指す。一般に、用語「コンピュータシステム」は、メモリ媒体からの命令を実行する少なくとも１つのプロセッサを有するいずれのデバイス（又は複数のデバイスの組み合わせ）を包含するものとして広く定義できる。
【００２１】
自動的に（ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ）‐その作用又は動作を直接指定又は実施するユーザ入力を必要とせずに、コンピュータシステム（例えばコンピュータシステムが実行するソフトウェア）又はデバイス（例えば回路構成、プログラム可能なハードウェア要素、ＡＳＩＣ等）が実施する動作又は操作について用いる。従って用語「自動的に」は、ユーザが手動で実施又は指定する操作（ここでユーザが操作を直接実施するために入力を提供する）と対照的なものである。自動処理は、ユーザが提供する入力によって開始される場合があるが、これに続く「自動的に」実施される動作は、ユーザが指定するものではなく、即ち「手動で」実施される（ユーザが各動作の実施を指定する）ものではない。例えばユーザが、各フィールドを選択し、（例えば情報をタイピングすることによって、チェックボックスを選択することによって、無線選択によって等で）情報を指定する入力を提供することによって、電子フォームを埋める場合、仮にコンピュータシステムがユーザの動作に応答して上記フォームを更新しなければならないとしても、これは上記フォームを手動で埋めたことになる。このようなフォームはコンピュータシステムによって自動で埋めることができ、この場合コンピュータシステム（例えばコンピュータシステム上で実行されるソフトウェア）は、フォームのフィールドを分析して、フィールドへの回答を指定するいずれのユーザ入力を必要とせずにフォームを埋める。上述のように、ユーザはフォームを自動で埋める動作を発動する場合はあるが、実際にフォームを埋める動作には関わらない（例えばユーザはフィールドへの回答を手動で指定せず、回答は自動的に完了する）。本明細書は、ユーザが行う動作に応答して自動的に実施される操作の様々な例を提供する。
【００２２】
頭字語の定義
３ＧＰＰ：第三世代パートナーシッププログラム
５Ｇ：第５世代（３ＧＰＰ）セルラー規格
ＢＭＳ：バイナルメモリレス対称
ＦＥＣ：前方誤り訂正
ＦＲＡＮＫ：フラクタル拡張カーネル
ＰＷ：分極重み
ＲＡＮ：無線アクセスネットワーク
ＴＳＧ：技術規格グループ
ＵＰＯ：ユニバーサル半順序
ＷＧ：ワーキンググループ
【００２３】
詳細な説明
図１：無線通信環境
図１は、複数の通信システムを含む例示的な（かつ簡略化された）無線環境を示す。図１は、複数のユーザ機器デバイス（ＵＥ）１０６Ａ〜Ｃと通信する基地局（ＢＳ）１０２を含む、例示的な通信システムを示す。基地局１０２は、複数の無線通信デバイスとのセルラー通信を行うセルラー基地局であってよい。あるいは、基地局１０２は、例えば８０２．１１規格又は関連する規格に従って、Ｗｉ‐Ｆｉ通信を行うための無線アクセスポイントであってよい。ＵＥ１０６は、スマートフォン、タブレットデバイス、コンピュータシステム等の様々なデバイスのうちのいずれであってよい。基地局１０２及び無線通信デバイス１０６のうちの一方又は両方は、本明細書に記載のＰｏｌａｒ符号化論理を含んでよい。
【００２４】
図示されている実施形態では、異なる複数のＵＥ及び基地局は、放送ネットワーク及び／又はパケット交換セルラーネットワークを介して通信するよう構成される。図１のシステムは可能なシステムの単なる一例であり、必要に応じて様々なシステムのいずれにおいて実施形態を実装してよいことに留意されたい。
【００２５】
セルラー基地局１０２は、トランシーバ基地局（ｂａｓｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＴＳ）又はセルサイト（ｃｅｌｌ  ｓｉｔｅ）であってよく、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃとの無線通信を可能にするハードウェアを含んでよい。基地局１０２はまた、コアネットワークと通信するようにも構成してよい。コアネットワークは、１つ以上の外部ネットワークに連結してよく、上記外部ネットワークは、インターネット、公衆交換電話網（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＳＴＮ）及び／又は他のいずれのネットワークを含んでよい。従って基地局１０２は、ＵＥデバイス１０６ＢとＵＥデバイス１０６Ｃとの間、並びに／又はＵＥデバイス１０６Ａ〜Ｃとネットワークとの間の通信を促進できる。
【００２６】
同一の又は異なるラジオアクセス技術（ｒａｄｉｏ  ａｃｃｅｓｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＲＡＴ）又はセルラー通信規格に従って動作する基地局１０２及び他の基地局は、複数のセルのネットワークとして提供してよく、上記ネットワークは、１つ以上のＲＡＴによって、広範な地理的領域にわたって、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃと、同様のデバイスとに、継続的な又は略継続的な重複するサービスを提供できる。
【００２７】
基地局１０２は、ＵＥ１０６Ａ〜Ｃと放送通信するよう構成してよい。用語「放送（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）」は、ある特定のデバイスにアドレス指定されるのではなく、ある放送地域内の複数の受信デバイスに対して伝送される、一対多の伝送を指す。更に、放送伝送は典型的には、一方向（トランスミッタからレシーバ）である。いくつかの状況において、制御信号（例えば視聴率情報）をレシーバから放送トランスミッタに返すことができるが、コンテンツデータは一方向にのみ伝送される。対照的に、セルラー通信は典型的には双方向性である。「セルラー（ｃｅｌｌｕｌａｒ）」通信はまた、複数のセル間の引き渡し（ｈａｎｄｏｆｆ）を伴ってよい。例えばＵＥ１０６Ａ（及び／又はＵＥ１０６Ｂ〜Ｃ）が、セルラー基地局１０２が提供するセルの外に移動すると、上記ＵＥは別のセルラー基地局に引き渡されてよい（また上記引き渡しは、基地局１０２及び上記別のセルラー基地局が実施する動作を含めて、ネットワークによって処理されてよい）。対照的に、第１の放送基地局がカバーする範囲から第２の放送基地局がカバーする範囲へとユーザが移動すると、ユーザは第２の放送基地局からコンテンツを受信するように切り替えることができるが、基地局は引き渡しを促進する必要はない（例えば基地局は単に放送を継続し、ある特定のＵＥがどの基地局を使用しているかは問題としない）。
【００２８】
従来、放送伝送は、セルラー放送とは異なる周波数リソースを用いて実施されている。しかしながらいくつかの実施形態では、これらの異なるタイプの伝送の間で周波数リソースを共有する。例えばいくつかの実施形態では、放送基地局は、予定された時間区間中に１つ以上の周波数帯域を、パケット交換通信のためのセルラー基地局が使用するために譲渡するよう構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、放送又はセルラー基地局が伝送する制御信号により、エンドユーザデバイスは、完全な信号接続性（これはネットワークの混乱を除去できる）を維持すること、（例えば基地局が伝送を行っていない場合に、低電力モードのまま保持する時間を決定することによって）バッテリ寿命を延長すること、及び／又は（例えばまだらになったカバレッジ若しくは一時的なネットワーク停止として、スペクトル共有期間を知覚するのではなく）能動的にカバレッジ検出を管理することが可能となる。
【００３０】
基地局１０２及びＵＥ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃは、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ‐Ａ、ＣＤＭＡ２０００（例えば１ｘＲＴＴ、１ｘＥＶ‐ＤＯ、ＨＲＰＤ、ｅＨＲＰＤ）、米国テレビジョン規格委員会（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：ＡＴＳＣ）規格、デジタルビデオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＤＶＢ）といった他の可能な選択肢の中でも特に、ＬＴＥ、５Ｇ  Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、次世代放送プラットフォーム（Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ：ＮＧＢＰ）、Ｗ‐ＣＤＭＡ、ＴＤ‐ＳＣＤＭＡ及びＧＳＭ（登録商標）のような、様々なＲＡＴ（無線通信技術又は遠距離通信規格とも呼ばれる）のうちのいずれを用いて、伝送媒体を介して通信するよう構成してよい。一般に、基地局１０２とＵＥ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃとの間の伝送はいずれも、本明細書に記載の実施形態による、伝送されるデータをＰｏｌａｒ符号化するための、Ｐｏｌａｒ符号構築の強化ＰＷの方法を利用してよい。
【００３１】
本出願では、例示を容易にするために放送及びセルラーネットワークについて議論しているが、これらの技術は本開示の範囲を限定することを意図したものではなく、本開示のスペクトル共有技法は、他の実施形態において、様々なタイプの無線ネットワークのうちのいずれの間で使用してよい。
【００３２】
図２：複数の基地局を有する無線通信環境
図２は、伝送媒体を介して、ＵＥ１０６Ａ〜１０６Ｃとして表される１つ以上のユーザ機器（ＵＥ）デバイスと通信する基地局１０２Ａ、１０２Ｂを含む、例示的な無線通信システムを示す。図２の通信環境は、図１において上述したものと同様に機能できる。しかしながら、図２は、中央のＵＥ１０６Ｂが、基地局１０２Ａ、１０２Ｂ両方の範囲内で動作できることを示している。これらの実施形態では、ＵＥ１０６Ｂは、基地局１０２Ａからの通信を受信しようとしたときに、基地局１０２Ｂからの通信を誤って受信する場合がある。
【００３３】
図３‐基地局
図３は、基地局１０２の例示的なブロック図を示す。いくつかの実施形態では、基地局１０２は、図２の基地局１０２Ａ等の放送基地局及び／又は図２の基地局１０２Ｂ等のセルラー基地局であってよい。図３の基地局は、可能な基地局の単なる一例であることに留意されたい。図示されているように、基地局１０２は、基地局１０２のためのプログラム命令を実行できる１つ以上のプロセッサ３０４を含んでよい。１つ以上のプロセッサ３０４はまた、メモリ管理ユニット（ｍｅｍｏｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ：ＭＭＵ）３４０にも連結でき、ＭＭＵ３４０は、１つ以上のプロセッサ３０４からアドレスを受信して、これらのアドレスをメモリ（例えばメモリ３６０及び読み出し専用メモリ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）３５０）内の場所へ、又は他の回路若しくはデバイスへと移すよう構成してよい。
【００３４】
基地局１０２は、少なくとも１つのネットワークポート３７０を含んでよい。ネットワークポート３７０は、電話網に連結して、ＵＥデバイス１０６等の複数のデバイスに、上述のような上記電話網へのアクセスを提供するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、ネットワークポート３７０（又は追加のネットワークポート）はテレビジョンネットワークに連結してよく、放送用コンテンツを受信するよう構成してよい。また、又はあるいは、ネットワークポート３７０（又は追加のネットワークポート）は、セルラーネットワーク、例えばセルラーサービスプロバイダのコアネットワークに連結するよう構成してよい。上記コアネットワークは、ＵＥデバイス１０６等の複数のデバイスに、移動性関連サービス及び／又は他のサービスを提供してよい。場合によっては、ネットワークポート３７０はコアネットワークを介して電話網に連結してよく、及び／又はコアネットワークが、（例えばセルラーサービスプロバイダがサービス提供する他のＵＥデバイス１０６間に）電話網を提供してよい。
【００３５】
基地局１０２は、少なくとも１つのアンテナ３３４を含んでよい。この少なくとも１つのアンテナ３３４は、無線トランシーバとして動作するよう構成してよく、更に、ラジオ３３０を介してＵＥデバイス１０６と通信するよう構成してよい。図示されている実施形態では、アンテナ３３４は通信チェーン３３２を介してラジオ３３０と通信する。通信チェーン３３２は、受信チェーン、伝送チェーン又はこれら両方であってよい。ラジオ３３０は、様々なＲＡＴを介して通信するよう構成してよい。
【００３６】
基地局１０２の１つ以上のプロセッサ３０４は、例えばメモリ媒体（例えば非一時的コンピュータ可読メモリ媒体）に記憶されたプログラム命令を実行することによって、本出願に記載の方法の一部又は全てを実装するよう構成してよい。あるいはプロセッサ３０４は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、又はこれらの組み合わせといった、プログラマブルハードウェア要素として構成してよい。
いくつかの実施形態では、プロセッサ、ＭＭＵ、及びメモリは、分散型マルチプロセッサシステムであってよい。例えば、プロセッサシステムは、散在する複数のプロセッサ及びメモリを備えてよく、ここで、処理要素（機能ユニットとも呼ばれる）はそれぞれ、データメモリルータとも呼ばれる複数のメモリに接続される。プロセッサシステムは、本明細書に記載の方法を実装するようプログラムされていてよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、基地局１０２は、放送通信及び双方向性パケット交換通信の両方を実施するよう構成される。これらの実施形態では、基地局１０２は例えば、複数のラジオ３３０、通信チェーン３３２及び／又はアンテナ３３４を含んでよい。他の実施形態では、本開示のスペクトル共有技法を、放送伝送のみ又はパケット交換通信のみを実施するよう構成された異なる複数の基地局が実施してよい。
【００３８】
図４‐ユーザ機器（ＵＥ）
図４は、ＵＥ１０６の例示的な簡略化されたブロック図を示す。ＵＥ１０６は、上で定義されている様々なデバイスのうちのいずれであってよい。ＵＥデバイス１０６は、様々な材料のいずれで構成してよいハウジングを含んでよい。
【００３９】
図示されているように、ＵＥ１０６は、システム・オン・チップ（ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ｃｈｉｐ：ＳＯＣ）４００を含んでよく、このＳＯＣ４００は、様々な目的のための複数の部分を含んでよい。ＳＯＣ４００は、ＵＥ１０６の様々な他の回路に連結してよい。例えばＵＥ１０６は：（例えばＮＡＮＤフラッシュ４１０を含む）様々なタイプのメモリ；（例えばコンピュータシステム、ドック、充電ステーション等に連結するための）コネクタインタフェース４２０；ディスプレイ４６０；ＬＴＥ、５Ｇ  Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（ＢＴ）、ＷＬＡＮ及び／又は放送等のための無線通信回路構成４３０を含んでよい。ＵＥ１０６は更に、ＳＩＭ（加入者識別モジュール）機能を実装した１つ以上のスマートカードを備えてよい。無線通信回路構成４３０は、アンテナ４３５等の１つ以上のアンテナに連結してよい。
【００４０】
図示されているように、ＳＯＣ４００は、ＵＥ１０６のためのプログラム命令を実行できる１つ以上のプロセッサ４０２と、グラフィックス処理を実施でき、ディスプレイ４６０にディスプレイ信号を提供できる、ディスプレイ回路構成４０４とを含んでよい。１つ以上のプロセッサ４０２はまた、メモリ管理ユニット（ＭＭＵ）４４０に連結してよく、このＭＭＵ４４０は、１つ以上のプロセッサ４０２からアドレスを受信して、これらのアドレスをメモリ（例えばメモリ（例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又は別のタイプのメモリ）４０６）、ＮＡＮＤフラッシュメモリ４１０）内の場所へ、並びに／又はディスプレイ回路構成４０４、無線通信回路構成４３０、コネクタＩ／Ｆ４２０及び／若しくはディスプレイ４６０といった他の回路若しくはデバイスへと移すよう構成してよい。ＭＭＵ４４０は、メモリ保護及びページテーブル変換又はセットアップを実施するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、ＭＭＵ４４０を、１つ以上のプロセッサ４０２の一部分として含めてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ、ＭＭＵ、及びメモリは、分散型マルチプロセッサシステムであってよい。例えば、プロセッサシステムは、散在する複数のプロセッサ及びメモリを備えてよく、ここで、処理要素（機能ユニットとも呼ばれる）はそれぞれ、データメモリルータとも呼ばれる複数のメモリに接続される。プロセッサシステムは、本明細書に記載の方法を実装するようプログラムされていてよい。
【００４１】
いくつかの実施形態（図示せず）では、ＵＥ１０６は、例えば図２の放送基地局１０２Ａから、無線放送を受信するよう構成される。これらの実施形態では、ＵＥ１０６は放送ラジオレシーバを含んでよい。いくつかの実施形態では、ＵＥ１０６は、異なる周波数帯域を用いて同時に、及び／又は異なるタイムスライス中に同一の周波数リソースを用いて、放送データを受信し、パケット交換セルラー通信（例えばＬＴＥ）を実施するよう構成される。これにより、ユーザは、（例えばスプリットスクリーンモードでの）インターネットのブラウジング、ウェブアプリケーションの使用、又はストリーミング音声の聴取といった他のタスクを実施しながら、ＴＶ放送を視聴できる。他の実施形態では、本開示の技法を、放送レシーバとして又はセルラー通信用に構成され、かつこれら両方としては構成されていないデバイスを用いるシステムにおいて使用してよい。
【００４２】
ＵＥデバイス１０６の１つ以上のプロセッサ４０２は、例えばメモリ媒体（例えば非一時的コンピュータ可読メモリ媒体）に記憶されたプログラム命令を実行することによって、本出願に記載の特徴の一部又は全てを実装するよう構成してよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサ４０２は、複数の並列化された処理要素のマルチプロセッサアレイを備えてよい。例えば、１つ以上のプロセッサ４０２は、参考文献６に詳細に説明されているＨｙｐｅｒＸアーキテクチャ、又は別の並列プロセッサアーキテクチャに従って設計されていてよい。これらの実施形態では、並列化された処理要素のうちの個々の処理要素は、それぞれ、連続キャンセルリスト（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｌｉｓｔ：ＳＣＬ）復号手順の別個のビット経路上で、復号手順を実施するよう構成されていてよく、又はこれらは、別個の符号化されたメッセージに対して、復号手順を実施するよう構成されていてよい。あるいは（又は更に）、１つ以上のプロセッサ４０２は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった、プログラマブルハードウェア要素として構成してよい。あるいは（又は更に）、ＵＥデバイス１０６の１つ以上のプロセッサ４０２は、他の構成部品４００、４０４、４０６、４１０、４２０、４３０、４３５、４４０、４６０のうちの１つ又は複数と併せて、本出願に記載の特徴の一部又は全てを実装するよう構成してよい。
【００４３】
ＵＥ１０６は、ディスプレイ４６０を有してよく、これは、容量性タッチ電極を組み込んだタッチスクリーンであってよい。ディスプレイ４６０は、様々なディスプレイ技術のうちのいずれに基づくものであってよい。ＵＥ１０６のハウジングは、マイクロフォン、データポート、及び場合によっては様々なタイプのボタン、例えばボリュームボタン、リンガボタン等といった、様々な要素のうちのいずれのための開口を内包してよく、又は備えてよい。
【００４４】
ＵＥ１０６は、複数のラジオアクセス技術（ＲＡＴ）をサポートしてよい。例えばＵＥ１０６は、汎欧州デジタル移動電話方式（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ＧＳＭ）、ユニバーサル移動体遠距離通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＵＭＴＳ）、符号分割多元アクセスＣＤＭＡ（例えばＣＤＭＡ２０００  １ＸＲＴＴ又は他のＣＤＭＡラジオアクセス技術）、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）、ＬＴＥアドバンスド（ＬＴＥ‐Ａ）、５Ｇ  ＮＲ、及び／又は他のＲＡＴのうちの２つ以上等の、様々なＲＡＴのうちのいずれかを用いて通信するよう構成してよい。例えばＵＥ１０６は、ＬＴＥ及びＧＳＭ等の少なくとも２つのラジオアクセス技術をサポートしてよい。必要に応じて、様々な異なる又は他のＲＡＴをサポートしてよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ＵＥ１０６は、音声及び／又はビデオコンテンツを搬送できる放送ラジオ伝送を受信するようにも構成される。更に他の実施形態では、ＵＥ１０６は、放送ラジオ伝送を受信するよう構成してよく、また基地局との双方向通信を実施するよう構成しなくてよい（例えばＵＥ１０６はメディアプレイバックデバイスであってよい）。
【００４６】
Ｐｏｌａｒ符号
Ｐｏｌａｒ符号は、多様な技術的用途においてますます使用されている。例えば、ＵＥ（ＵＥ１０６等）と基地局（ＢＳ１０２等）との間の５Ｇ  ＮＲ通信は、Ｐｏｌａｒ符号を採用し得ることが予想される。Ｐｏｌａｒ符号は、ある特定のタイプの前方誤り訂正（ＦＥＣ）コードである。
【００４７】
メモリレス二元対称チャネルの容量達成符号を構築するための方法は、当該技術分野で公知である。図５は、Ｐｏｌａｒ符号を利用したチャネル分極として知られる現象を示し、長さＮ＝２０４８ビットのＰｏｌａｒ符号は、ｎ＝１１段階のＰｏｌａｒ符号化によって符号化される。図１で説明したように、得られるＰｏｌａｒ符号は、チャネル分極として知られる現象を利用し、この現象は、物理チャネルＷを、複数の合成チャネルＷＮｉの配列に変換し、上記合成チャネルそれぞれの容量、即ちチャネル入力と出力との間の最大相互情報は、１（非常に信頼性が高い）、又は０（非常に信頼性が低い）に向かう傾向がある。これに対応して、対応するビット確率は、符号の長さＮ＝２ｎが正のゼロでない整数値ｎと共に増加するに従って、それぞれ１及び０．５に近づく。
【００４８】
最も信頼性の高いチャネル上のビットに情報を配置することにより、データを転送でき、これらのビットは情報ビットと呼ばれる場合がある。最も信頼性の低いチャネル上に配置されたビットは、固定値、例えば０、又は別の公知の値若しくはトランスミッタ及びレシーバの両方にとって既知の値のセットに設定してよく、これらのビットは凍結ビットと呼ばれる場合がある。凍結ビット、及び符号行列に対するそのマッピングは、トランスミッタ及びレシーバの両方にとって既知であってよい。その結果、凍結ビットの位置は、復号プロセスの一部としてのレシーバでの復号アルゴリズムによって、これらの既知の値に設定される。ブロック長さＮのＰｏｌａｒ符号の構築は：合成チャネルの信頼性を反映した、順序付きシーケンスを識別するステップ；最も信頼性の高いチャネル位置にユーザ情報を割り当てるステップ；及び最も信頼性の低いチャネル位置に（全てゼロのデータセットを除外しない）凍結ビットパターンを割り当てるステップを含む。
【００４９】
Ｐｏｌａｒ符号は、生成行列Ｇで記述される線形ブロック符号のクラスを形成する。ブロック長さＮのＰｏｌａｒ符号は：
【００５０】
【数１】
2020521364.tif 000061
【００５１】
に従って生成でき、ここでＦＮは、他の可能性の中でも：
【００５２】
【数２】
2020521364.tif 000062
のクロネッカー積を示す。
【００５３】
Ｐｏｌａｒ符号は、ブロック長さＮ内での、ｋ個の情報ビット及び（Ｎ−ｋ）個の凍結ビットの位置によって定義される。符号レート：
【００５４】
【数３】
2020521364.tif 000063
【００５５】
は、ブロック長さに対する非凍結ビットの比として表される。符号レートは、ブロックあたりの非凍結ビットの個数を変更することによって線形に調整できる。典型的には、ブロック長さＮは、２のべき乗となるように選択され、従ってＮ＝２ｎ（ただしｎは自然数）である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、チャネル分極は、二元メモリレス対称（ＢＭＳ）チャネルＷ：Ｘ→Ｙを、合成チャネルのペア：Ｗ０：Ｘ→Ｙ２及びＷ１：Ｘ×Ｙ２へと分割し、ここで：
【００５７】
【数４】
2020521364.tif 000064
【００５８】
【数５】
2020521364.tif 000065
である。
【００５９】
ここで：
【００６０】
【数６】
2020521364.tif 000066
【００６１】
は、排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算を示す。この分割をｎ回適用して、Ｎ＝２ｎの合成チャネルを得ることができる（例えば上記参考文献［１］を参照）。
【００６２】
対応する相互情報（ＭＩ）は、以下のように計算できる：
【００６３】
Ｉ（Ｗ１）＝２Ｉ（Ｗ）−Ｉ（Ｗ）２
【００６４】
Ｉ（Ｗ０）＝Ｉ（Ｗ）２
【００６５】
それぞれ二値展開（ｂ０，ｂ１，…，ｂｎ−１），ｂｉ∈｛０，１｝を有する合成チャネルのセットは：
【００６６】
【数７】
2020521364.tif 000067
として定義できる。
【００６７】
相互情報Ｉ（ＷＮｉ）＞Ｉ（ＷＮｊ）である場合、合成チャネルＷＮｉは、ＷＮｊより高い信頼性を有すると決定でき、
【００６８】
【数８】
2020521364.tif 000068
と表され、ここでＩ（Ｗ）≡Ｉ（Ｘ；Ｙ）である。
【００６９】
相互情報は：
【００７０】
【数９】
2020521364.tif 000069
【００７１】
として定義できるが、これは、ランダム変数のペアが共有する情報の尺度、即ち一方の変数を把握することによって他方の把握の不確定性がどの程度低減されるかを提供し、ここでｐ（ｘ，ｙ）は、Ｘ及びＹの同時確率関数であり、ｐ（ｘ）及びｐ（ｙ）は、それぞれＸ及びＹの周辺確率分布関数である。Ｘ及びＹが独立している場合：
【００７２】
【数１０】
2020521364.tif 000070
【００７３】
をもたらすｐ（ｘ，ｙ）＝ｐ（ｘ）ｐ（ｙ）、即ちランダム変数ＸとＹとの間の相互情報は、ゼロである。
【００７４】
図６：例示的なＰｏｌａｒエンコーダ
図６は、ブロック長さＮ＝２３に関する、サンプルのＰｏｌａｒ符号構築を示す。エンコーダは、入力ｕｉを用いて開始され、これらの入力は出力ｘｉへと符号化される。情報ビットは、太字で示される。残りの入力は、凍結ビット値０に割り当ててよい。各段階ｓでは、エンコーダは、右に向かって図示されている符号化ツリーに従ってビットのペアを組み合わせる。
【００７５】
Ｐｏｌａｒ符号の構築
Ｐｏｌａｒ符号の構築は、合成チャネルの信頼性のランク付けを反映するための、ビット位置の置換を伴う。長さＮの符号を構築するために、情報ビットのセットを、Ｋ個の最も信頼性の高い位置にマッピングし、その一方で凍結ビットのセットを残りのＮ−Ｋ個のチャネル位置に配置する。符号レートは、Ｒ＝Ｋ／Ｎ、即ち符号ブロック長さに対する情報ビットの数の比として計算される。
【００７６】
所与のブロックサイズＮに関する正確な合成チャネルの信頼性を計算するために必要な再帰は、相当な計算負荷を表す。その結果、計算的にコストが比較的低い方法が多数提案されており、これにより、正確なチャネルの信頼性を近似する方法で、ビット位置の順序付けに到達する。換言すれば、計算負荷及び時間要件を低減するために、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットを割り振る近似的方法が開発されている。
【００７７】
Ｐｏｌａｒ符号の構築に関して、分極重み（ＰＷ）（上記参考文献［１］を参照）及びフラクタル拡張カーネル（ＦＲＡＮＫ）Ｐｏｌａｒ符号構築（例えば上記参考文献［２］を参照）といった様々な方法が知られている。ＰＷ及びＦＲＡＮＫはいずれも、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットを妥当な精度で割り当てることができるが、これらはいずれも、その精度（例えば正確な合成チャネルの信頼性に対するその精度）、計算のレイテンシ、及び有限精度の影響に関する制限を示す。
【００７８】
本明細書中の実施形態は、従来のＰＷ及びＦＲＡＮＫによるＰｏｌａｒ符号の構築を、強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築の実装によって改善し、計算の効率及び情報ビットの割り振りを改善する。本明細書中のいくつかの実施形態は、上述の参考文献［３］に記載されているもの等の有限精度メモリ・イン・ネットワークプロセッサ（Ｍｅｍｏｒｙ  ｉｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＭｉＮＰ）アーキテクチャに実装されるような、ビット位置の順序付けシーケンス及び割り当ての効率的な計算のための新規の手段を提示する。
【００７９】
強化分極重み（ＰＷ）
本明細書中の実施形態は、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットの割り振りのための強化ＰＷ法を説明する。強化ＰＷは、β展開として公知の技法を利用し、これは、Ｐｏｌａｒ符号構築に使用される順序付けシーケンスの迅速な決定を可能とする、理論的フレームワークを提供する。強化ＰＷは、一般化されたβ展開を利用し、その手順は以下のように要約できる：
【００８０】
合成チャネルインデックスｉ＝０，１，…，Ｎ−１の二値展開として
【００８１】
【数１１】
2020521364.tif 000071
【００８２】
を得る。ただしｂｊ∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］である。
【００８３】
分極重み：
【００８４】
【数１２】
2020521364.tif 000072
ただし
【００８５】
【数１３】
2020521364.tif 000073
を計算する。
【００８６】
ここで、整数値ｍ＞０は、展開率、即ち：
【００８７】
【数１４】
2020521364.tif 000074
を決定する。
【００８８】
【数１５】
2020521364.tif 000075
【００８９】
となるようにソートした後、得られたインデックスを順序付けシーケンスｑ０Ｎ−１として保存する。
【００９０】
従来のＰＷの実装は、β展開に固定値ｍ＝４を使用する。本明細書中の実施形態は、β展開をｍの他の値に一般化することにより、従来のＰＷの実装を改善する。有利には、以下で更に詳細に説明するように、Ｐｏｌａｒ符号の符号化率及び／又はブロックサイズに基づいてｍを戦略的に選択することにより、結果として得られる情報ブロック割り振りの精度を改善できる。
【００９１】
更に、３ＧＰＰ  ５Ｇ  Ｐｏｌａｒ符号構築のために提案されたＰＷ法は、β展開に基づくものである（エラー！参照元がみつかりません）が、競合するフレームワークであるＦＲＡＮＫ（フラクタル拡張カーネル）（エラー！参照元がみつかりません）は、従来のＰＷ法を上回る主要な利点として、符号レート（即ち所与のブロックサイズＮに関する情報ビットＫの数）に応じたスケーラビリティを主張する。可変展開因子、例えばβ＝２１／ｍを含むようにＰＷ法を拡張した、本明細書中の実施形態は、以下で更に詳細に説明するように、ＦＲＡＮＫに関連する計算に関する短所の一部を伴うことなく、ＦＲＡＮＫが示すものに相当する様式で符号レートに応じてスケールするビット分配をもたらすことができる。例えば、βを、計算されたチャネルの信頼性に対する結果的な一致が改善されるような様式で、ブロックサイズ及び符号レートに基づいて微調整してよい。
【００９２】
図７：強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築
図７は、Ｐｏｌａｒ符号化データを伝送するための方法を示すフローチャートであり、ここでＰｏｌａｒ符号は、いくつかの実施形態による強化ＰＷを用いて構築されている。図７に示す方法は、他のデバイスの中でもとりわけ、これ以前の図に図示されているシステム又はデバイスのうちのいずれと共に使用してよい。例えば、図７に示す方法は、別のＵＥ若しくは基地局１０２と通信するＵＥ１０６によって、又はＵＥ若しくは別の基地局と通信する基地局によって使用される。より一般には、上記方法は、あるデバイスから別のデバイスへの、いずれの有線又は無線Ｐｏｌａｒ符号化伝送に採用できる。様々な実施形態では、図示されている方法の要素のうちのいくつかは同時に実施してよく、図示されているものとは異なる順序で実施してよく、又は省略してよい。必要に応じて追加の方法の要素も実施してよい。図示されているように、この方法は以下のように動作できる。
【００９３】
７０２では、Ｐｏｌａｒ符号化されることになるデータを保存してよい。このデータは、ＵＥデバイス、又はＰｏｌａｒ符号化されたデータを伝送するよう構成された別のタイプのデバイスのメモリに保存してよい。
【００９４】
７０４では、上記データをＰｏｌａｒ符号化するための符号化率を決定してよい。符号化率Ｋは、信号強度、チャネルの状態、伝送パワー、デバイスのバッテリレベル等を含む様々な因子に基づいて決定してよい。例えば、チャネルの状態が良好であれば、より高い符号化率を用いて、より効率的なスループットでデータを伝送できる。対照的に、チャネルの状態が良好でなければ、より低い符号化率を用いることによって、データが極めて信頼性の高いビットにおいてのみ伝送されることを保証し、伝送誤りの可能性を低減できる。
【００９５】
７０６では、ビットシーケンス内の各ビット位置に関連する信頼性を決定してよい。上記信頼性は、各上記ビット位置に対応する加重和のシーケンスを算出することによって決定してよい。各ビット位置の信頼性は、それぞれの加重和から決定してよく、ここで、各ビット位置に対応する加重和は、各ビット位置の二値展開にわたる加重和である。例えば、上記加重和を、既に様々に説明した一般化されたβ展開を利用した強化ＰＷに従って、実施してよい。
【００９６】
上記データをＰｏｌａｒ符号化するための、決定された上記符号化率に基づいて、上記和に重み付けしてよい。例えば、第１の乗法因子によって上記加重和に重み付けしてよく、ここで上記第１の乗法因子は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて選択される。いくつかの実施形態では、上記乗法因子は、べき演算量（例えば何らかの値のｘに関する２ｘ、又は別のべき演算量）であってよく、このべき演算量は第１のべき指数を含んでよく、ここで上記第１のべき指数は、合計される二値展開の各項のべきである。例えば、以下で更に詳細に説明するように、８＝２３に対応する二値展開中の項は、第１のべき指数３に関連していてよい。いくつかの実施形態では、上記べき演算量は更に、第２のべき指数１／ｍを含んでよく、ここで上記第２のべき指数は、上記符号化率に少なくとも部分的に基づいて微調整できる、調整可能なパラメータを含む。
【００９７】
以下で更に詳細に説明するように、比較的高い符号レートでの正確なチャネルの信頼性は、比較的大きな値のｍを使用すると、強化ＰＷによってより良好に近似できる。例えば以下の図１８〜１９に示すように、Ｋ＝１６という低い符号レート（図１８の左上）に関して、正確なチャネルの信頼性（図１８の「ＩＤＸ」）は、ｍ＝１４によってよりもｍ＝２によってより良好に近似される。対照的に、Ｋ＝６４及びＫ＝１２８という比較的高い符号レート（図１８の左下及び右下）では、ｍ＝２よりもｍ＝１４によってより良好に近似される。図１６に示すように、より大きな値のｍによって、比較的小さな値のｍに比べて、より早いビット位置においてより多くの情報ビットによる情報ビット割り振りが得られる。同様に、より大きな符号化率により、より早いビット位置を用いた情報ビット割り振りを促進する、正確なチャネルの信頼性が得られる。従来のＰＷの実装による１つの制約は、比較的高い符号レートに関する、比較的早いビット位置への情報ビットの割り振りの非効率さである。比較的高い符号レートに関して比較的大きな値のｍを使用し、また比較的低い符号レートに関して比較的小さな値のｍを使用することにより、強化ＰＷは、正確なチャネルの信頼性をより良好に近似できる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、上記第２のべき指数は更に、第１のべき指数１／４を選択することによって得られるものに対して、Ｐｏｌａｒ符号の情報ビットの分配を、より早いビット位置へと広げるように、選択される。例えば図１６に示すように、より大きな値のｍは、より小さな値のｍに比べて、ビットシーケンスのビット位置全体により広く広がった情報ビット割り振りをもたらす。正確なチャネルの信頼性に対応する情報ビット割り振りは、符号化率が大きいほど、ビットシーケンス全体により広く分配されるため、ｍをｍ＝４より大きく増大させることにより、より大きな符号化率に関して、正確なチャネルの信頼性に対応する情報ビット割り振りをより良好に近似できる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに基づいて、上記和に更に重み付けしてよい（例えば乗法因子を、Ｐｏｌａｒ符号のブロックサイズに基づいて更に選択してよい）。例えば、表４を参照して以下で更に詳細に説明するように、Ｐｏｌａｒ符号に採用されるブロックサイズ及び符号化率の各値に関して、誤差の大きさをｍの様々な値に関して決定してよい。決定される信頼性と正確なチャネルの信頼性との間の不一致を最小化するｍの値を選択してよい。
【０１００】
いくつかの実施形態では、上記乗法因子は更に、上記Ｐｏｌａｒ符号が、対応するＰｏｌａｒ符号を近似するように選択され、上記対応するＰｏｌａｒ符号は、決定された符号化率を実装し、代替的なＰｏｌａｒ符号構築法を用いて構築される。例えば、上記Ｐｏｌａｒ符号は、強化分極重み付け法に従って構築してよく、上記対応するＰｏｌａｒ符号の構築法は、ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築法を含んでよい。表３を参照して以下で更に詳細に説明するように、符号化率Ｋの値に応じてｍの値を変更することによって、強化ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築及びＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築に関して、Ｋ０１１［１９２，２５５］での同一の情報ビットの割り振りを得ることができる。
【０１０１】
状況によっては、ＦＲＡＮＫは、より望ましい情報ビット割り振りをもたらす場合がある（例えばＦＲＡＮＫは、Ｐｏｌａｒ符号のより早い位置により多くの情報ビットを割り振る傾向を有し、これはレシーバによるより迅速な情報ビットの受信につながり、正確なチャネルの信頼性に対するより良好な近似をもたらす）。しかしながら、以下で更に詳細に説明するように、ＦＲＡＮＫは、不利な有限精度の影響を受ける場合があり、その一方でＰＷでは有限精度の影響を無視できる。従って、強化ＰＷは、これを用いてＦＲＡＮＫの有限精度の影響を回避しながらＦＲＡＮＫの情報ビット割り振りを近似でき、Ｐｏｌａｒ符号構築のための既存の方法に対して有意な改善を提供できる。
【０１０２】
再び図７を参照すると、７０８では、上記ビット位置を、それぞれの信頼性に基づいてランク付けしてよい。例えば、上記ビット位置を、決定されたそれぞれの信頼性の昇順にランク付けしてよい。
【０１０３】
７１０では、上記ランク付けに基づいて、上記データを、情報ビットとして、最も信頼性の高いビット位置に割り振ってよい。上記ビット位置の残りは、上記Ｐｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよい。
【０１０４】
７１２では、上記情報ビット及び上記凍結ビットを符号化してよい。例えば、上記情報ビット及び上記凍結ビットを、Ｐｏｌａｒ符号化アルゴリズムによって処理して、Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを得てよい。
【０１０５】
７１４では、上記Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを伝送してよい。例えばＵＥは、上記Ｐｏｌａｒ符号化情報ビット及び凍結ビットを、Ｐｏｌａｒ符号化メッセージとして、別の遠隔ＵＥ又は基地局に無線伝送してよい。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、ステップ７０２〜７１４を参照して説明した上記方法を、第２の符号化率に従ってＰｏｌａｒ符号化される第２のデータに対して繰り返してよい。例えば、Ｐｏｌａｒ符号化される上記第２のデータを保存してよく、上記第２のデータをＰｏｌａｒ符号化するための第２の符号化率を決定してよい。上記第２の符号化率が上記第１の符号化率と異なる場合、第２の信頼性を、加重和を用いて決定してよく、上記加重和は、上記第２の符号化率に基づいて選択された第２の乗法因子によって重み付けされる。換言すれば、データ伝送の後続の回では、ＵＥは、特定のデータ伝送それぞれに使用される符号化率に基づいて、信頼性の決定を適合させてよい。例えばＵＥはこれに対応して、ビット位置それぞれの第２の信頼性に基づく、ビット位置の第２のランク付けを実施してよく、最も信頼性の高いビット位置の第２のデータを、上記第２のランク付けに基づく第２のＰｏｌａｒ符号の情報ビットとして符号化してよく、ビット位置の残りの部分を上記第２のＰｏｌａｒ符号の凍結ビットとして割り振ってよく、上記第２のＰｏｌａｒ符号の上記情報ビット及び上記凍結ビットを伝送してよい。
【０１０７】
ＦＲＡＮＫ、ＰＷ、強化ＰＷの詳細な分析
以下の節は、ＦＲＡＮＫ法、ＰＷ法、強化ＰＷ法のそれぞれに関する情報ビット割り振りの結果の更に詳細な分析を提示する。これらの節は、上述の図７の方法によって発生する利点の更なる詳細及び裏付けを提供する。
【０１０８】
ユニバーサル半順序（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｒｄｅｒ：ＵＰＯ）
いずれの二元対称チャネルに関して、信頼性の尺度の半順序が存在する。この信頼性の尺度は、それぞれ合成チャネルの１つのインデックスに対応するＮ個のビット位置にわたる全順序シーケンスを形成するには不十分となり得、従って半順序とみなされる。
【０１０９】
Ａｄｄｉｔｉｏｎ：インデックスＣＡが二元表現（ｂ３、ｂ２、１、ｂ０）を有する合成チャネルを考えると、二元インデックスＣＢが二元表現（ｂ３、ｂ２、０、ｂ０）を有する合成チャネルより信頼性が低い。１つ又は複数のビット位置での
【０１１０】
【数１６】
2020521364.tif 000076
の発生を考えると：
【０１１１】
【数１７】
2020521364.tif 000077
【０１１２】
【数１８】
2020521364.tif 000078
となる。
【０１１３】
Ｌｅｆｔ‐Ｓｗａｐ：
【０１１４】
【数１９】
2020521364.tif 000079
【０１１５】
となるようないわゆるＬｅｆｔ‐ｓｗａｐを考えると、このパターンは複数回出現でき、またビット位置は隣り合っている必要はない：
【０１１６】
【数２０】
2020521364.tif 000080
【０１１７】
【数２１】
2020521364.tif 000081
【０１１８】
上述の特性は、チャネルインデックスのペア（ｘ，ｙ）間の相対的な信頼性を評価するために使用され、ここで上記チャネルインデックスのサブセットは、Ａｄｄｉｔｉｏｎ又はＬｅｆｔ‐ｓｗａｐ又はこれらの組み合わせによって決定できない。その結果、これらの順序はＵＰＯにとって未知となる（「半順序（ｐａｒｔｉａｌ  ｏｒｄｅｒ）」という用語の理由）。
【０１１９】
３（０，１，１）及び４（１，０，０）
【０１２０】
７（０，１，１，１）及び１２（１，１，０，０）
【０１２１】
ＵＰＯは、このアプローチがいずれの二元対称チャネルに適用されるため、「ユニバーサル（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ）」と呼ばれる。
【０１２２】
分極重み（ＰＷ）
ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築は、二項展開（ｂｉｎａｒｙ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：ＢＥ）に基づく方法であり、信頼性の順序の問題に対処することを目的とする。ＰＷ  Ｐｏｌａｒ符号構築を用いて、順序付けシーケンス、及び情報／凍結ビットの位置を引き出すための手順は、以下のようにまとめることができる：
【０１２３】
信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ‐ｔｏ‐ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）非依存型信頼性推定を：各サブチャネルの信頼性を計算し（オフライン動作）；最大符号長さＮｍａｘのＰｏｌａｒ符号に関する順序付けインデックスシーケンス
【０１２４】
【数２２】
2020521364.tif 000082
【０１２５】
を保存することによって、実施する。サブチャネルの信頼性の順序は、重みシーケンス
【０１２６】
【数２３】
2020521364.tif 000083
【０１２７】
によって推定され、これは以下のように算出される：
【０１２８】
【数２４】
2020521364.tif 000084
（ただしｂｊ∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］）と仮定すると、
【０１２９】
【数２５】
2020521364.tif 000085
となり、ここでｎ＝ｌｏｇ２（Ｎ）である。
【０１３０】
ＰＷに関する設計の分析‐計算負荷
符号構築のＰＷ法は、以下の２セットの計算を伴う：（i）各ｘドメインインデックスの加重和を累積する；（ii）上記加重和をランク付けして、ｕドメインマッピングを決定する。
【０１３１】
ＰＷにおいて加重和を計算する際、βｊの進行は、式：
【０１３２】
【数２６】
2020521364.tif 000086
【０１３３】
を用いてオフラインで計算できる。加重和の計算は、
【０１３４】
【数２７】
2020521364.tif 000087
【０１３５】
の形式の一連の和となり、重み付けセット全体ｎ・Ｎの実積和演算Ｗ０Ｎ−１に関してｎ・Ｎの実積和演算が必要となる。この計算は、レイテンシの低減のために必要に応じて、次元ｉ又はｊに沿って並列化してよい。
【０１３６】
ランク付けの実施にあたって、加重和を、Ｎ・ｌｏｇ２Ｎの複雑性でランク付けしてよい。この複雑性は、ｎ＝ｌｏｇ２Ｎの場合にｎ・Ｎへと短縮される。この計算は容易には並列化できない。しかしながら、適度なブロックサイズがある場合、この計算はオンラインで実施できる。
【０１３７】
図８：レイテンシの分析‐ＰＷ順序付けシーケンスの生成
図８は、符号サイズＮの様々な値に関するクロック速度の関数としてのＰＷ順序付けシーケンスレイテンシのプロットである。図示されているように、順序付けシーケンスの計算に関するレイテンシは、最小１ＧＨｚのクロックの場合に、並列性がないと仮定すると、２０μｓ未満である。最小５００ＭＨｚのクロックの場合、レイテンシは、最大ブロックサイズに関してさえ、５０μｓ未満のままとなる。加重和の計算を並列化する可能性を考慮すると、レイテンシは、図８に示したもの未満に更に低減できる。
【０１３８】
図９：量子化誤差分析‐ＰＷ順序付けシーケンスの生成
図９は、合計ビット数の関数としての、ＰＷを用いた信号の出力（｜Ｗ｜２）及び誤差（｜Ｗ−Ｗｑ｜２）のグラフである。加重和の計算のダイナミックレンジは、ｉ＝０＝［０００…０］２の場合はゼロによって、ｉ＝Ｎ−１＝［１１１…１］２の場合はΣβｊによって制限される。
【０１３９】
【数２８】
2020521364.tif 000088
【０１４０】
とすると、加重和の最大値は、Ｗｍａｘ＝１９．８５５６であることを示すことができる。小数点の左側に５ビットがあり、残りのビットが小数部分を表すために使用されると仮定したビット表現の範囲に関する、相対二乗平均誤差を図９に示す。量子化ノイズ出力は、適度なビット幅に関して７５ｄＢ未満に低減される。図９に示されている評価に使用されているＭｉＮＰアーキテクチャは、１６ビットデータに基づくものである。図示されているように、量子化誤差は、ＰＷ法に関しては無視できる。
【０１４１】
フラクタル拡張カーネル（ＦＲＡＮＫ）
ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築は、オンラインでの構築を可能とするために記述の複雑性が低い、スケーラブルなＰｏｌａｒ符号シーケンス構築のための理論的に正当なフレームワークを提供するために導入された。ＦＲＡＮＫを用いて、順序付けシーケンス、及び情報／凍結ビットの位置を引き出すための手順は、以下のようにまとめることができる：
【０１４２】
１）ネスト相互情報（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＭＩ）密度発展法（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＤＥ）又は他のスキームに基づいて、短い参照シーケンスを構築する。
【０１４３】
２）各（Ｎ，Ｋ）符号に関して、長い符号語を短い長さのグループ（最も短い長さは、構築された上記短い参照シーケンスの長さに等しい）に再帰的に分割し、情報（ｉｎｆｏ）ビットの個数Ｋｉを、ＭＩ比の式による情報ビット比に基づいて、またパンクチャリングされたビット及び／又は短縮されたビットを考慮して、各グループに割り振る。
【０１４４】
３）長さＮｒｅｆ以下のブロックに到達したときに、長さＮｒｅｆのグループの情報ビット位置を、上記短い参照シーケンス、及び当該情報ビットの個数に基づいて生成する。
【０１４５】
図１０：ＦＲＡＮＫ  ＭＩ再帰
図１０は、ＦＲＡＮＫ  Ｐｏｌａｒ符号構築に従って採用される典型的な相互情報（ＭＩ）再帰法を示す。
【０１４６】
符号サイズが２のべき乗Ｎ＝２ｍである場合、情報ビットの分配はＭＩ算出に基づいており、再帰への入力ＭＩは容量ＭＩ＝Ｒ＝Ｋ／Ｎ（即ちチャネル符号がサポートできる最大レート）に設定される。各グループに関するレート割り振り、例えばＲ０、Ｒ１、及びこれに続くＲ００、Ｒ０１、Ｒ１０、Ｒ１１等の再帰的算出は、図１０に示すように実行される。
【０１４７】
ＦＲＡＮＫに関する設計の分析‐計算負荷
ＦＲＡＮＫの計算負荷は通常、Ｒ２及び２Ｒ−Ｒ２の計算ペアによって支配される。ＮｒｅｆのＭ個のセグメントはそれぞれ、ｍ＝ｌｏｇ２Ｍの段階を必要とし、これにより２１＋２２＋２３＋…の計算ペアが発生する。各ペアは、１段階毎に、１ペアあたり合計２回の演算として、１回の乗算及び１回の積和を必要とする。演算の総数は
【０１４８】
【数２９】
2020521364.tif 000089
【０１４９】
によって与えられる。Ｎ＝１０２４及びＮｒｅｆ＝６４であり、Ｍ＝１６はｍ＝４の段階を必要とする。総演算数は２６２００である。異なる複数の値のＮに関する、ＦＲＡＮＫを用いた、クロック速度の関数としての再帰レイテンシのプロットである図１１に示すように、対応するレイテンシは、いずれのクロック速度に関して無視できる。
【０１５０】
ＦＲＡＮＫ‐有限精度の影響
ＦＲＡＮＫを用いて構築されたＰｏｌａｒ符号に関する精度の要件は、Ｒ−ＲＭの項によって決定され、これは、低い符号レート及び長いブロックサイズに関して、固定小数点表現でアンダーフローを引き起こす場合があり、これにより、割り当てられるビットインデックスの数が、選択された符号レートに必要なものよりも少なくなる。しかしながら、Ｋ個の情報ビットをＭ個のサブブロックに分配することに関連する粗い粒度を採用すると、精度要件を緩和できる。ヒューリスティックなアプローチでは、正確な計算に関して、１３又は１４個の固定小数点ビットで十分となり得ることが示唆されている。
【０１５１】
長さＮｒｅｆの各グループ間での情報ビット分配の選択は、参考文献［２］において、通信路容量を達成する符号の考案に役立つものとして確立されている。以下の表１は、ＦＲＡＮＫに関するＫ分布を、強化ＰＷに関するものと並べて列挙している。なお、強化ＰＷのＫ分布は、ＦＲＡＮＫの符号シーケンスの上部における情報ビットのスパース性を近似するために微調整されていてよい。公平な並列比較を促進するために、このような配慮を行った。従来のＰＷのベースラインの場合、即ちｍ４＝４、は、太字で強調されている。
【０１５２】
【表１】
2020521364.tif 000090
【０１５３】
本明細書中の実施形態は、ＰＷ符号構築をＦＲＡＮＫ符号構築と並べて分析することにより、Ｐｏｌａｒ符号構築に関する効率の改善を提供する修正ＰＷ符号を得る。これら２つの方法を調査して、実装の観点からのいずれの実質的な差異を特定した。ＰＷのレイテンシは、ＦＲＡＮＫより高いものの小さく（＜５０μｓ）、これはＮＲの予想されたスロット時間に匹敵する。その結果、符号構築に関するレイテンシは、前のブロック復号期間に隠れることができる。
【０１５４】
ＰＷ構築による有限精度の影響は無視できるものであり（関心対象の信号より＞７５ｄＢ小さい）、これは、適度なビット幅に関してもオンライン計算が可能であることを示唆している。対照的に、ＦＲＡＮＫによる有限精度の要件は、エンコーダ及びデコーダがビットの同一のＫ分布に到達することを保証するための注意深い処理の恩恵を得ることができる。これは特に、ＲＭの項が支配的になり始める、ブロックサイズが長く符号レートが低い場合に当てはまる。
【０１５５】
オンライン計算が可能であることを考えると、強化ＰＷに関するＫ分布を微調整することにより、レートの一致についての考慮事項に関して同様の開始点を提供しながらも、ＦＲＡＮＫの有限精度の影響による制限を伴うことなく、ＦＲＡＮＫに関するＫ分布を近似できる。
【０１５６】
強化ＰＷ：数値例
以下のリストは、加算性白色ガウス雑音（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ：ＡＷＧＮ）上での伝送を想定した、Ｎ＝１６、ｍ＝４、βｊ＝２ｊ・１／４という特定の例に関する、強化ＰＷの実装に使用されるβ展開を用いた数値的な結果を記述する。
【０１５７】
分極重み：
Ｗ０１５＝［０        １．００００        １．１８９２        ２．１８９２        １．４１４２        ２．４１４２        ２．６０３４        ３．６０３４        １．６８１８        ２．６８１８        ２．８７１０        ３．８７１０        ３．０９６０        ４．０９６０        ４．２８５２        ５．２８５２］  ．
【０１５８】
順序付きシーケンス：
ｑ０１５＝［０          １          ２          ４          ８          ３          ５          ６          ９        １０        １２          ７        １１        １３        １４        １５］．
【０１５９】
以下のサンプルチャネル割り当ては、全てがゼロである凍結ビットのフィールドを想定した場合の、Ｋ＝６に関する結果である：
ｕ０１５＝［０          ０          ０          ０          ０          ０        ０          ０          ０        ｕ０        ｕ２        ０        ｕ１        ｕ３        ｕ４        ｕ５］．
【０１６０】
図１２：ネストβ展開、Ｎ＝５１２（ｎ＝９）、ｍ＝４
図１２は、ｍの特定の値に関するβ展開の項の順序付きシーケンスを示すツリー図である。なお、この順序付きシーケンスは、ＵＰＯの信頼性に似たものとなるように、βを変更することによって（即ちｍを変更することによって）微調整してよい。
【０１６１】
チャネル信頼性に関するＵＰＯは、特定の条件が満たされている限り保持される。例えば：
Ｃ（Ｗ００１１）＞Ｃ（Ｗ１０００）β＋１＞β３；同等に、β３−（β＋１）＜０
Ｃ（Ｗ１００１）＞Ｃ（Ｗ０１１０）β３＋１＞β２＋β；同等に、β２＋β−（β３＋１）＜０
【０１６２】
例えば、（エラー！参照元がみつかりません）は、ｍ＜２．５に関して、これらの基本条件のうちの１つ以上が満たされない場合を示す。選択されているｍの値は、比較的少ないＫ位置への情報ビットの分配及び結果として得られる誤差性能を含む、他の考慮事項によって支配され得る。
【０１６３】
図１４：β展開、Ｎ＝５１２（ｎ＝９）、ｍ＝４
図１４は、Ｎ＝５１２及びｍ＝４に関する、情報ビットの割り振りの例示的な順序付きシーケンスｑ０Ｎ−１を示す。図示されているように、計算された信頼性は一般に、合成チャネルインデックスと共に増大し、上記インデックスが増大する際に、位置がずれた複数の降下が発生する。
【０１６４】
図１５：再帰的情報ビット割り振り
図１５は、ＦＲＡＮＫによって採用される再帰的ビット割り振りプロセスを示す概略図である。図示されているように、ＦＲＡＮＫは、割り当てられた符号レートに従って情報ビットを分配するための再帰的手順を、以下のように規定する：
【０１６５】
Ｗ０チャネルインスタンスに割り振られる情報ビットの割合：Ｋ０＝Ｒ０／Ｒ＊Ｋ／２
【０１６６】
Ｗ１チャネルインスタンスに割り振られる情報ビットの割合：Ｋ１＝Ｒ１／Ｒ＊Ｋ／２
【０１６７】
符号レートは、平均Ｗ１及びＷ０相互情報をそれぞれ反映する：Ｒ＝（Ｒ０＋Ｒ１）／２
【０１６８】
複数の段階で実行される場合、ＦＲＡＮＫは、ビット割り当てを固定長のサブブロックへと分割することを目的とする。例として図１５を用いると、比較的少ないＫ位置は、所与の段階において比較的少ないインデックスを有するものとして定義できる。この定義によると、Ｋ０００は、Ｋ００１に比べて少ないＫ位置を表し、Ｋ０００−Ｋ００１は、Ｋ０１０−Ｋ０１１が占めるＫ位置よりも少ないＫ位置を占めるなどする。
【０１６９】
このアプローチは、意図した符号レートに比例して、比較的少ないＫ位置への情報ビットの分配をもたらし得る。符号レートが高くなるほど、比較的少ないＫ位置に割り振られる情報ビットの個数が大きくなる。比較として、ＰＷビット分配は、符号レートの関数として、比較的少ないＫ位置において比較的平坦となる（エラー！参照元がみつかりません）。例えば、以下の表２中で太字で強調されているＫ０１１［１９２，２５５］を参照。
【０１７０】
【表２】
2020521364.tif 000091
【０１７１】
本明細書に記載の実施形態によると、可変のβ＝２１／ｍを用いる強化ＰＷを実装することにより、ビットの順序付けを微調整して、ＦＲＡＮＫによって実現されるものを近似した、強化ＰＷ法を用いた情報ビット分配を実現できるようになる。例えば表３は、Ｋ０１１［１９２，２５５］におけるビットの割り振りを、強化ＰＷによるβ展開を用いて微調整して、ＦＲＡＮＫによって実現されるものと一致させたことを示す。
【０１７２】
【表３】
2020521364.tif 000092
【０１７３】
図１６：ビット位置の置換
図１６は、ｍの様々な値に関する、強化ＰＷを用いた情報ビット割り振りの散布図である。順序付きシーケンスは、入力インデックスを割り当てられたビット位置に変換する置換の結果として解釈できる。従来の二値展開は、ｍ＝１、即ちβ＝２１／１＝２に対応し、置換のない入力シーケンスのインデックス付けと同一の順序をもたらす（図１６の対角線）。置換は、ｍの値の増加（即ちβの減少）に伴って情報ビット割り振りが大きく変動することを示す。換言すれば、ｍ＝１を超えてｍが増大すると、図１６に示されている対角線から大幅に逸脱した情報ビット割り振りがもたらされる。
【０１７４】
なお、βの減少（即ちｍの増大）に伴い、情報ビットの割り当ては、インデックスＮ＝５１２から始めて下方に向かって、ビットインデックス内のより早い位置において、比較的少ないＫ位置を探索する。チャネル置換の変動性が大きいほど、情報ビットをビット位置により広く分配でき、所与の符号レートに関する平均相互情報により似せることができる。
【０１７５】
図１７ａ〜１７ｂ：ビット分配
図１７ａ〜１７ｂは、Ｎ＝５１２、かつｍ＝４（左）及びｍ＝１４（右）に関する、情報ビット割り振りの順序付きシーケンスｑ０Ｎ−１の並列比較を示す。ｍの値の増大（即ちβの減少）に伴い、結果として生じるチャネル割り当ては、より高いチャネルインデックスにおいてよりかなり多くの空白を示し、これは、比較的少ないＫ位置に対する情報ビットのより幅広い分配を示す。例えば、比較的大きな値であるｍ＝１４は、比較的多くの「空白（ｗｈｉｔｅｓｐａｃｅ）」をもたらすことが分かり、これは、情報ビット割り振りのより広い（即ち比較的単調でない）分配を示す。図１７ａ〜１７ｂは、ｍの値が大きいほど、Ｐｏｌａｒ符号のより早い位置で情報ビットが割り振られる様子を示し、これにより、ブロックサイズ及び符号化率の値に応じて、正確なチャネルの信頼性をより正確に近似できる。
【０１７６】
チャネルの順序付け
符号の性能の重要な尺度は、チャネル割り当てが、図１８に符号レートＲ＝Ｋ／Ｎの関数としての「ＩＤＸ」として挙げられている、計算されたチャネルの信頼性にどの程度適合しているかである。順序付きシーケンスのビットインデックスが、計算されたチャネルの信頼性によって示されるビットインデックスに近づくほど、符号の性能は良好である。
【０１７７】
図１８：チャネルの順序付け
図１８は、正確なチャネルの信頼性（「ＩＤＸ」）と比較した場合の、４つの異なる値の符号化率Ｋに関する、及び様々な値のｍに関する、割り当てられるビット位置（即ち情報ビット割り振り）を示す。β展開（及びこの点に関してＦＲＡＮＫ）が、計算されたチャネルの信頼性を考慮して達成される順序付けを最もよく近似するため、符号割り当てに相当なミスマッチが存在することが多い。しかしながら、低い符号レート、例えばＫ＝１６では、チャネル割り当ての誤差は、割り当てられるβの値とは独立して、比較的小さくなることが明らかである。誤差率はＫと共に着実に上昇する。しかしながら、βの値の一部が、他の値よりも、割り当てられるビット位置における平均により良く一致する、複数のクロスオーバポイントが存在する。例えば、割り当てられるチャネルの信頼性の平均誤差が（エラー！参照元がみつかりません）に示されており、最小の誤差は、所与のブロックサイズ及び符号レートに関するβの最良の選択を示す。
【０１７８】
以下の表４は、様々な符号レートの値及び様々なブロックサイズに関する、割り当てられるチャネルの信頼性において最小の平均誤差が得られる値ｍを列挙している。いくつかの実施形態では、所与の符号レート及びブロックサイズ構成に関して、チャネルの信頼性の誤差を最小化する値に基づいてｍがオフラインで決定される、修正されたアプローチを実装してよい。そして、選択した上記符号レート及びブロックサイズ構成に関して、β＝２１／ｍを入力パラメータとして使用して、ベータ展開を実行時間において続行してよい。
【０１７９】
【表４】
2020521364.tif 000093
【０１８０】
修正型β展開手順
いくつかの実施形態では、修正型β展開手順を以下のように実施してよい：
【０１８１】
i．合成チャネルインデックス、ｉ＝０、１、…、Ｎ−１の二値展開として
【０１８２】
【数３０】
2020521364.tif 000094
【０１８３】
を得る。ただしｂｊ∈｛０，１｝、ｊ＝［０，１，…，ｎ−１］である。
【０１８４】
ii．符号レート及びブロックサイズの所与の組み合わせに関して、チャネル信頼性割り当ての誤差を最小化すると考えられるパラメータｍを、入力として得る
【０１８５】
iii．分極重み
【０１８６】
【数３１】
2020521364.tif 000095
ただし
【０１８７】
【数３２】
2020521364.tif 000096
を計算する。ただし、整数値ｍ＞０は、展開率、即ち
【０１８８】
【数３３】
2020521364.tif 000097
を決定する。
【０１８９】
ｉｖ．
【０１９０】
【数３４】
2020521364.tif 000098
【０１９１】
となるようにソートした後、得られたインデックスを順序付けシーケンスｑ０Ｎ−１として保存する。
【０１９２】
ステップiiに挿入されるものとして、ｍの選択は、割り当てられた符号レート／ブロックサイズの組み合わせに関して望ましい値のｍを決定するためのオフライン計算を伴ってよい。その後、選択された値β＝２１／ｍの場合に、オンライン計算を続けてよい。この修正型アプローチは、実行時間においてチャネル信頼性の評価におけるβ展開の計算の効率を維持しながら、ビットの割り当てを、符号レートの関数としてチャネルの信頼性により良好に一致するよう、微調整するための手段を組み込むことができる。
【０１９３】
本開示の実施形態は、様々な形態のいずれにおいて実現できる。例えばいくつかの実施形態では、本発明は、例えばコンピュータ実装型の方法、コンピュータ可読メモリ媒体又はコンピュータシステムとして実現できる。他の実施形態では、本発明は、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用設計のハードウェアデバイスを用いて実現できる。他の実施形態では、本発明は、ＦＰＧＡ等の１つ以上のプログラマブルハードウェア要素を用いて実現できる。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読メモリ媒体は、プログラム命令及び／又はデータを記憶するよう構成してよく、このプログラム命令は、コンピュータシステムによって実行された場合に、上記コンピュータシステムに、例えば本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれか、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかの組み合わせ、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかのいずれのサブセット、又はこのようなサブセットのいずれの組み合わせである、方法を実施させる。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、計算デバイスは、プロセッサ（又はプロセッサのセット）及びメモリ媒体を含むよう構成してよく、メモリ媒体はプログラム命令を記憶し、ここでプロセッサは、メモリ媒体からプログラム命令を読み出して実行するよう構成され、プログラム命令は、本明細書に記載の様々な方法実施形態のうちのいずれか（又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかの組み合わせ、又は本明細書に記載の方法実施形態のうちのいずれかのいずれのサブセット、又はこのようなサブセットのいずれの組み合わせ）を実装するために実行可能である。上記デバイスは、様々な形態のいずれにおいて実現できる。
【０１９６】
以上、具体的な実施形態について説明したが、これらの実施形態は、ある単一の実施形態がある特定の特徴に関して記載されている場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。本開示中で提供されている特徴の例は、特段の記載がない限り、限定ではなく例示を意図したものである。以上の説明は、本開示の利益を有する当業者に明らかであるような代替例、修正例及び均等物を包含することを意図したものである。
【０１９７】
本開示の範囲は、本明細書で（明示的若しくは暗黙的に）開示されたいずれの特徴若しくは特徴の組み合わせ、又はこれらのいずれの一般化形態を、これらが本明細書中で対処される問題のうちのいずれ又は全てを軽減するかどうかに関わらず、含む。従って、本出願（又はそれ以前に請求された出願）の審査中に、このような特徴のいずれの組み合わせに対して、新たな請求項が作成される場合がある。特に、添付の請求項を参照すると、従属請求項からの特徴を、独立請求項からの特徴と組み合わせてよく、また各独立請求項からの特徴を、添付の請求項に列挙された具体的な組み合わせだけでなくいずれの適切な方法で組み合わせてよい。
【国際調査報告】
2020521364.tif 000099
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