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5G(NR)网络中的信道编码和3GPP推介的Polar码
KangGuoYing
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发表于 2020-4-2 09:09:41  只看楼主 

        为了满足NR网络中eMBB, mMTC和URLLC等典型场景更高数据速率和多样化要求,强大而灵活的信道编码方案是NR接入技术的基本部分之一。 在RAN1#会议中讨论了各种信道编码方案,3GPP对卷积码、 turbo 码、polar码和LDPC码都进行了评估。

        3GPP在5G/NR网络上行/ 下行控制信道中采用了Polar码。为了提高Polar码的性能,提出了级联编码和组合译码方案。


什么是Polar码?


        Polar码可实现二进制输入与信道容量无对称关系,其编译码复杂度为 O (N log N) ,其中N是码长。目前他们是唯一的一类信道码,证明可实现容量与结构的兼顾。


5G(NR)中Polar码类型


        为了提高Polar码的性能,提出了级联编码和组合译码方案

·                 CRC级联Popar码((CA级联码)采用单一奇偶校验码级联和多重CRC级联。

·                 奇偶校验级联Popar码(PC-Polar码)


Polar码结构


        Polar码采用二进制输入的对称无记忆信道 w (表示为2乘2矩阵)递归应用线性极化变换构造极坐标码。 重复使用转换n log2(n)次,得到一个 n 乘 n 的矩阵,表示 n 克罗内克积。 极性编码利用一种称为通道极化的现象。 上述转换结合一个连续的取消解码器结构,将 n 个可用信道(n 个信道使用)转换成另一组 n 个位信道,称为合成信道,使得这些位信道的容量趋于0(完全不可靠)或1(完全可靠) ,当 n 变为无穷大时。

        事实上可靠信道的比例k趋向于原始通信信道的容量。 数据通过在 k 可靠信道上放置信息位和在 n-k 不可靠信道上放置固定位(通常为零)来进行通信。 不可靠信道上的这些比特被称为冻结比特,它们的位置集被称为冻结集 f 的大小为 n-k。冻结的比特和冻结的集合被编码器和解码器都知道。通过这种方式构造了码长 n、信息字长 k 和码率 rk / n 的极坐标码。


•                极性编码结构允许根据冻结集 f 的大小选择不同的速率。

•                它只允许长度为2的幂,即 n 2n。 

•                其他长度的极性编码可以通过穿刺或缩短来构建。 在屏蔽过程中,有些码位没有被传输,而在缩短过程中,有些系统码位被设置为零而没有被传输。


Polar码的优点


        Polar码的一个优点是对于同一个编码器可存在不同类型的解码器。 因此Polar码适用于各种不同需求的场合。 相比之下,其他候选方案,如 turbo 编码、 LDPC 编码和(tb)CCS不能提供这种灵活性。 当增加块大小时,turbo译码器的功率和面积效率迅速恶化。 Ldpc 码通常在大块和高速率情况下表现良好,低于1 / 2的性能很差。 值得注意的是,这样的码率范围可能是最常见的情况下eMBB的情况。 表1总结了不同信道编码方案的适用性。 灰度方块表示信道编码方案不能满足该应用的要求。


image.png


        此外,Polar码的性能随着SCL解码器列表大小的增加而不断提高。 根据我们的模拟,直到2048年,我们还没有观察到任何性能饱和。 相比之下,我们观察到 turbo 码和LDPC码的性能随着译码迭代次数的增加而饱和。 因此,运营商可以不断提高系统容量与新的ASIC技术。 例如,当列表大小从32增加到128时(译码复杂度增加约4倍) ,对于某些控制信道,链路的性能将增加0.5 ~ 0.7 db。 因此,系统的容量可以简单地增加了新的极性解码芯片的可用性。


原文来自:http://www.techplayon.com/

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发表于 2020-4-8 17:47:40 
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QUOTE:
原帖由 litom2004 于 2020-4-2 09:09:41 发表
为了满足NR网络中eMBB, mMTC和URLLC等典型场景更高数据速率和多样化要求,强大而灵活的信道编码方案是NR接入技术的基本部分之一。 在RAN1#会议中讨论了各种信道编码方案,3GP ...

好东西感谢楼主分享。

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