5G-NR复用与信道编码

通用流程

来自MAC层/向MAC层输出的数据和控制流经过编/解码，通过无线传输链路提供传输和控制服务。信道编码方案是错误检测、错误纠正、速率匹配、交织以及传输信道或控制信息向物理信道映射/从物理信道到传输信道控制信息解析或分离的组合方案。

CRC计算

CRC计算单元的输入比特为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，奇偶校验比特为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$。$A$是输入序列的长度，$L$是校验比特数目。校验比特由下列循环生成多项式之一产生：

• $g_{\text{CRC24A}}\left(D\right)=[D^{24}+D^{23}+D^{18}+D^{17}+D^{14}+D^{11}+D^{10}+D^7+D^6+D^5+D^4+D^3+D+1]$，CRC长度$L=24$
• $g_{\text{CRC24B}}\left(D\right)=[D^{24}+D^{23}+D^6+D^5+D+1]$，CRC长度$L=24$
• $g_{\text{CRC24C}}\left(D\right)=[D^{24}+D^{23}+D^{21}+D^{20}+D^{17}+D^{15}+D^{13}+D^{12}+D^8+D^4+D^2+D+1]$，CRC长度$L=24$
• $g_{\text{CRC16}}\left(D\right)=[D^{16}+D^{12}+D^5+D+1]$，CRC长度$L=16$

编码以系统方式进行，这意味着在二元域GF（2）中，多项式：
$$a_0{D}^{A+L-1}+a_1{D}^{A+L-2}+...+a_{A-1}{D}^L+p_0{D}^{L-1}+p_1{D}^{L-2}+...+p_{L-2}{D}^1+p_{L-1}$$
除以相应的CRC生成多项式时，余数等于0。

添加CRC之后的比特序列表示为$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$，其中$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$。$a_k$和
$b_k$的关系如下：

LDPC码

码块分段单元的输入序列为$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$，其中$B>0$。如果$B$大于最大码块大小$K_{\text{cb}}$，则输入序列要进行分段操作，并且每个分段后的码块要添加一个$L=24$的CRC序列。最大码块大小为：
$$K_{\text{cb}}=8448$$
码块总数C根据以下方法计算得到：

当$C̸=0$时，码块分段的输出比特为$c_{r0},c_{r1},c_{r2},c_{r3},\dots ,c_{r\left(K_r-1\right)}$，其中$0\le r<C$为码块号，$K_r$是码块$r$中的比特数。

每个码块中的比特数为（仅适用于$C̸=0$的情况）：

注：蓝色高亮部分是华为批注：K+ and K_ are kept for now. May update after TBS is finalized.

在Table 5.3.2-1中所有列举的集合中找到Z的最小值，表示为$Z_c$。$K_b\cdot Z_c\ge K_{+}$且对于LDPC BG#1有$K=22Z_c$，对于LDPC BG#2有$K=10Z_c$。

信道编码

Polar coding
对于给定的码块，信道编码器的输入序列为$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$，其中$K$是编码器的输入比特数。编码后的比特序列表示为$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$，其中$N=2^n$并且$n$的值由下列方法决定：

$E$ 表示速率匹配输出序列长度，由2.4.1节给出；

比特序列$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$采用下列方法被交织成比特序列$c_0^{‘},c_1^{‘},c_2^{‘},c_3^{‘},\dots ,c_{K-1}^{‘}$：

其中交织pattern $\Pi \left(k\right)$由下列方法确定：

其中${\Pi }_{IL}^{\max }\left(m\right)$由Table 5.3.1-1和$K_{IL}^{\max }$给定。

批注：The value of $K_{IL}^{\max }$ equals to Kmax = max(140, max DCI payload size in Rel-15 + 20) + 24. The value of $K_{IL}^{\max }$ should be the number of elements in Table 5.3.1-1, in the end. According to the current Tabel 5.3.1-1, $K_{IL}^{\max }=224$.

批注：Contents of this table will be updated. Current working assumption is the pattern for nFAR=21 in R1-1712167.

Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N_{\max }-1}=\left\{Q_0^{N_{\max }},Q_1^{N_{\max }},\dots ,Q_{N_{\max }-1}^{N_{\max }}\right\}$由Table5.3.1-2给定，其中$0\le Q_i^{N_{\max }}\le N_{\max }-1$表示Polar编码前的一个比特索引，其中$i=0,1,\dots ,N-1$，$N_{\max }=1024$。Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N_{\max }-1}$按可靠性升序排列$W\left(Q_0^{N_{\max }}\right)<W\left(Q_1^{N_{\max }}\right)<\dots <W\left(Q_{N_{\max }-1}^{N_{\max }}\right)$，其中$W\left(Q_i^{N_{\max }}\right)$表示比特索引$Q_i^{N_{\max }}$的可靠性。

对任意码块编码为$N$比特，都使用相同的Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N-1}=\left\{Q_0^N,Q_1^N,Q_2^N,\dots ,Q_{N-1}^N\right\}$。Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N-1}$是Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N_{\max }-1}$的子集，即值小于$N$的所有$Q_i^{N_{\max }}$元素，并且按可靠性升序排列$W\left(Q_0^N\right)<W\left(Q_1^N\right)<W\left(Q_2^N\right)<\dots <W\left(Q_{N-1}^N\right)$。

${\bar{\mathbf{Q}}}_I^N$是Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N-1}$中的一组比特索引，${\bar{\mathbf{Q}}}_F^N$是Polar序列${\mathbf{Q}}_0^{N-1}$中其他比特的索引，其中${\bar{\mathbf{Q}}}_I^N$和${\bar{\mathbf{Q}}}_F^N$由2.4.1.1节给定，$\left|{\bar{\mathbf{Q}}}_I^N\right|=K+n_{PC}$，$\left|{\bar{\mathbf{Q}}}_F^N\right|=N-\left|{\bar{\mathbf{Q}}}_I^N\right|$，$n_{PC}$是奇偶校验比特数。

${\mathbf{G}}_N={\left({\mathbf{G}}_2\right)}^{\otimes n}$表示矩阵$G_2$的$n$次克罗内克积，其中${\mathbf{G}}_2=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]$。

${\mathbf{g}}_j$表示矩阵$G_N$的第$j$行，比特索引$j=0,1,\dots ,N-1$。$w\left({\mathbf{g}}_j\right)$表示${\mathbf{g}}_j$的行重，即${\mathbf{g}}_j$中1的个数。奇偶校验比特的索引集合表示为${\mathbf{Q}}_{PC}^N$，其中$\left|{\mathbf{Q}}_{PC}^N\right|=n_{PC}$。$\left(n_{PC}-n_{PC}^{wm}\right)$个奇偶校验比特位于${\bar{\mathbf{Q}}}_I^N$中的$\left(n_{PC}-n_{PC}^{wm}\right)$(nPC−nPCwm)个最不可靠的比特索引。其他$n_{PC}^{wm}$个奇偶校验比特位于${\tilde{\mathbf{Q}}}_I^N$中行重最小的比特索引，其中${\tilde{\mathbf{Q}}}_I^N$表示${\bar{\mathbf{Q}}}_I^N$中$\left(\left|{\bar{\mathbf{Q}}}_I^N\right|-n_{PC}\right)$个最可靠的比特索引；如果${\tilde{\mathbf{Q}}}_I^N$中具有相同最小行重的比特索引大于$n_{PC}^{wm}$，则其他$n_{PC}^{wm}$个奇偶校验比特位于${\tilde{\mathbf{Q}}}_I^N$中可靠性最高且行重最小的$n_{PC}^{wm}$个比特索引。

根据下列方法生成序列$\mathbf{u}=\left[u_0{u}_1{u}_2\dots u_{N-1}\right]$:

批注：Need further agreements on how to set the values for frozen bits.

通过$\mathbf{d}=\mathbf{u}{\mathbf{G}}_n$编码器得到输出序列，表示为$\mathbf{d}=\left[d_0{d}_1{d}_2\dots d_{N-1}\right]$。编码在二元域GF（2）进行。




LDPC码速率匹配
Polar code速率匹配包括子块交织、比特收集和比特交织。速率匹配的输入序列为$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$，输出序列表示为$f_0,f_1,f_2,\dots ,f_{E-1}$。

polar code速率匹配
子块交织

编码比特$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$就是子块交织器的输入比特。编码比特$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$被分为32个子块。子块交织器的输出比特为$y_0,y_1,y_2,\dots ,y_{N-1}$，用以下方式生成：

其中子块交织pattern$P\left(i\right)$由Table 5.4.1.1-1给定。

比特索引集合${\bar{\mathbf{Q}}}_I^N$和${\bar{\mathbf{Q}}}_F^N$由下列方法确定，其中$K$，$n_{PC}$和${\mathbf{Q}}_0^{N-1}$由2.3.1节定义：

比特选择
$E$表示速率匹配输出序列的长度，速率匹配输出序列为$e_k$，$k=0,1,2,\dots ,E-1$由以下方法产生：

比特交织
比特序列$e_0,e_1,e_2,\dots ,e_{E-1}$通过以下方法被交织为比特序列$f_0,f_1,f_2,\dots ,f_{E-1}$：

$T$表示满足$T\left(T+1\right)/2\ge E$的最小整数；

上行传输和控制信息

上行共享信道

传输块CRC添加
每个上行共享信道（UL-SCH）传输块都通过一个CRC来提供错误检测。

使用整个传输块来计算CRC校验比特。送到L1的一个传输块的比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，校验比特为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$是传输块大小，$L$是校验比特数。按照TS 38.321规范中的定义，最低顺序信息比特$a_0$被映射到最高有效位。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加到UL-SCH传输块中，若$A>3824$则设置$L$为24比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC24A}}\left(D\right)$；否则设置$L$为16比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC16}}\left(D\right)$.。

码块分段及CRC添加
码块分段的输入比特流记为$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$，其中$B$表示传输块的比特数目（包含CRC）。

码块分段及CRC添加根据2.2.1节中描述进行。

码块分段之后的比特流记为$c_{r0},c_{r1},c_{r2},c_{r3},\dots ,c_{r\left(K_r-1\right)}$ ，其中$r$是码块号，$K_r$是码块$r$的比特数。

UL-SCH的信道编码
码块比特流送至信道编码模块。码块中的比特表示为$c_{r0},c_{r1},c_{r2},c_{r3},\dots ,c_{r\left(K_r-1\right)}$，其中$r$是码块号，$K_r$是码块$r$的比特数。码块的总数表示为$C$，每个码块根据2.3.2节的描述独立地进行LDPC编码。

编码之后的比特流表示为$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$，其中对于LDPC BG#1，有$N=66Z_c$；对于LDPC BG#2，有$N=50Z_c$。$Z_c$的值由2.2.1节给定。

上行控制信息

PUCCH上的控制信息

UCI比特序列生成

notes: This section will capture how to generate the UCI bit stream $a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$.

CRC添加
如果UCI负载大小$A\ge A_0$，整个负载都用于计算CRC校验比特。负载比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，校验比特表示为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$是UCI负载大小，$L$是校验比特数。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加，并设置$L4为X比特，得到添加CRC后的比特序列${ {b}{0}},{ {b}{1}},{ {b}{2}},{ {b}{3}},…,{ {b}_{B-1}}$，其中$B=A+L。

UCI的信道编码

信息比特流送至信道编码模块。信息比特流表示为$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$，其中$K$是比特数。

如果$12\le K\le 22$，则信息比特根据2.3.1节通过Polar进行编码，若$E-K>192$，则设置$n_{\max }=10$，$I_{IL}=0$，$n_{PC}=3$， $n_{PC}^{wm}=1$；

若$E-K\le 192$，则设置$n_{PC}^{wm}=0$，其中$E$是由3.3.1.4节给定的速率匹配输出序列长度。

如果$K>22$，则信息比特根据2.3.1节通过Polar进行编码，设置$n_{PC}^{wm}=10$，$I_{IL}=0$，$n_{PC}=0$， $n_{PC}^{wm}=0$；

编码之后的比特流表示为$d_0,d_1,d_2,d_3,\dots ,d_{N-1}$，其中$N$是编码比特数。

速率匹配

PUSCH上的控制信息

UCI比特序列生成

notes: This section will capture how to generate the UCI bit stream $a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$.

CRC添加
如果UCI负载大小$A\ge A_0$，整个负载都用于计算CRC校验比特。负载比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，校验比特表示为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$是UCI负载大小，$L$是校验比特数。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加，并设置$L4为X比特，得到添加CRC后的比特序列${ {b}{0}},{ {b}{1}},{ {b}{2}},{ {b}{3}},…,{ {b}_{B-1}}$，其中${B=A+L}。

UCI的信道编码

信息比特流送至信道编码模块。信息比特流表示为$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$，其中$K$是比特数。

如果$12\le K\le 22$，则信息比特根据2.3.1节通过Polar进行编码，若$E-K>192$，则设置$n_{\max }=10$，$I_{IL}=0$，$n_{PC}=3$， $n_{PC}^{wm}=1$；

若$E-K\le 192$，则设置$n_{PC}^{wm}=0$，其中$E$是由3.3.1.4节给定的速率匹配输出序列长度。

如果$K>22$，则信息比特根据2.3.1节通过Polar进行编码，设置$n_{PC}^{wm}=10$，$I_{IL}=0$，$n_{PC}=0$， $n_{PC}^{wm}=0$；

编码之后的比特流表示为$d_0,d_1,d_2,d_3,\dots ,d_{N-1}$，其中$N$是编码比特数。

速率匹配

下行传输和控制信息

广播信息

到达编码单元的数据，每80ms最多有一个传输块，其编码流程如下：

• 向传输块添加CRC
• 信道编码
• 速率匹配

传输块CRC添加
BCH传输块都通过CRC来进行错误检测。

使用整个传输块来计算CRC校验比特。送到L1的一个传输块的比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，校验比特为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$是传输块大小，$L$是校验比特数。按照TS 38.321规范中的定义，最低顺序信息比特$a_0$被映射到最高有效位。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加到UL-SCH传输块中，若$A>3824$，则设置$L$为24比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC24A}}\left(D\right)$；否则设置$L$为16比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC16}}\left(D\right)$。

信道编码
信息比特送至信道编码模块。信息比特表示为$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$，其中$K$是信息比特数，它们根据2.3.1节进行Polar编码，并设置$n_{\max }=9$，$I_{IL}=1$，$n_{PC}=0$， $n_{PC}^{wm}=0$；

编码之后的比特序列表示为$d_0,d_1,d_2,d_3,\dots ,d_{N-1}$，其中$N$为编码比特数。

速率匹配

下行共享信道和寻呼信道

传输块CRC添加
每个传输块都通过CRC来进行错误检测。

使用整个传输块来计算CRC校验比特。送到L1的一个传输块的比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$，校验比特为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$是传输块大小，$L$是校验比特数。按照TS 38.321规范中的定义，最低顺序信息比特$a_0$被映射到最高有效位。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加到UL-SCH传输块中，若$A>3824$，则设置$L$为24比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC24A}}\left(D\right)$；否则设置$L$为16比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC16}}\left(D\right)$。

码块分段及CRC添加
码块分段的输入比特流记为$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$，其中$B$表示传输块的比特数目（包含CRC）。

码块分段及CRC添加根据2.2.1节中描述进行。

码块分段之后的比特流记为$c_{r0},c_{r1},c_{r2},c_{r3},\dots ,c_{r\left(K_r-1\right)}$，其中$r$是码块号，$K_r$是码块$r$的比特数。

信道编码
码块比特流送至信道编码模块。码块中的比特表示$c_{r0},c_{r1},c_{r2},c_{r3},\dots ,c_{r\left(K_r-1\right)}$，其中$r$是码块号，$K_r$是码块$r$的比特数。码块的总数表示为$C$，每个码块根据2.3.2节的描述独立地进行LDPC编码。

编码之后的比特流表示为$d_0,d_1,d_2,\dots ,d_{N-1}$，其中对于LDPC BG#1，有$N=66Z_c$；对于LDPC BG#2，有$N=50Z_c$。$Z_c$的值由2.2.1节给定。

速率匹配

下行控制信息

DCI传输下行和上行调度信息，对非周期CQI报告的请求，或对一个小区和RNTI的上行功率控制命令。编码流程如下：

• 信息单元复用
• CRC添加
• 信道编码
• 速率匹配

DCI格式

CRC添加
DCI传输通过CRC进行错误检测。

使用整个DCI负载计算CRC校验比特。DCI负载比特表示为$a_0,a_1,a_2,a_3,\dots ,a_{A-1}$校验比特表示为$p_0,p_1,p_2,p_3,\dots ,p_{L-1}$，其中$A$为DCI负载比特大小，$L$为校验比特数。

校验比特按照2.1节的描述进行计算并添加，并设置$L$为24比特，使用生成多项式$g_{\text{CRC24C}}\left(D\right)$，得到添加CRC后的比特序列$b_0,b_1,b_2,b_3,\dots ,b_{B-1}$，其中$B=A+L$。

信道编码
信息比特送至信道编码模块。信息比特表示为$c_0,c_1,c_2,c_3,\dots ,c_{K-1}$，其中$K$是信息比特数，它们根据2.3.1节进行Polar编码，并设置$n_{\max }=9$，$I_{IL}=1$，$n_{PC}=0$， $n_{PC}^{wm}=0$；

编码之后的比特序列表示为$d_0,d_1,d_2,d_3,\dots ,d_{N-1}$，其中$N$为编码比特数。

速率匹配