面向5G的LDPC编码与Polar级联码研究
发布时间：2021-08-17 03:36
第五代移动通信体系（5G）是当前的研究热点,着力解决数据的超高速,超可靠,低时延传输问题。这些问题对于无线通信物理层核心模块信道编码,提出了更高的要求。随着5G标准化工作的推进,3GPP确定将LDPC码和极化码（Polar Code）分别作为eMBB场景的数据传输和控制信息传输的信道编码方式,从而使信道编码迎来了新一轮讨论热潮。在5G LDPC编码方面,本文重点研究了简化的近似下三角矩阵编码算法,并基于该算法研究了基于DSP的QC-LDPC编码器初步方案。本文利用5G标准下校验矩阵H的特殊结构以及子矩阵循环移位系数取值的特殊性对近似下三角矩阵编码算法中校验位的计算进行了化简,舍去矩阵求逆运算,直接利用简单的线性数学运算即可计算出校验位。利用该算法设计的LDPC编码器,核心模块只有循环移位寄存器,相对于基于一般近似下三角矩阵的编码算法,降低了编码实现复杂度,提高了编码效率,同时减少了硬件资源消耗。在实际应用过程中,由于5G中LDPC编码方式复杂,参数定义多,为了使LDPC码验证简单,便于后续的工作,我们用MATLAB实现5G中长码的LDPC编码过程,并设计简单的用户界面。极化码源起于信道...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
信道信道:4→4，转移概率写为：
第三章5G中LDPC编码硬件实现方案与用户交互界面26则有{11=1+2+3+412=1+((1+2+3+4)1)13=2+1+((1+2+3+4)1)14=4+((1+2+3+4)1)(3.13)由以上公式可知，可以不用对区域进行求逆运算，在进行矩阵相乘，而是可以直接通过×计算结果1，2，3，4求出校验位11，12，13，14，也就是1。这样简化了编码算法。同理，用这种简化的近似下三角矩阵编码算法在硬件上进行实现，编码器的核心部分也就是计算部分只需构造出形如×结构的计算模块即可，编码实现简单并且可以实行并行操作，编码快速。3.3.1编码器总体框架由上述编码方案可知，计算模块形如×，分别用来计算A×、C×和D×1，接下来对基图1和基图2所需的计算模块的数目分别进行分析。首先是基图1，校验矩阵的基矩阵有以下矩阵形式：图3.5BG#1基矩阵基图1给定的是大小为46×68的基矩阵，，，，，0，各部分大小如图所示，需要进行如下所示计算操作：[]4×22[s]22×1=[]4×1(3.14)[][1]=[]42×26[1]26×1=[2]42×1(3.15)5G标准下采用准循环LDPC码，由于准循环的特性，在编码时，可以进行并行运算，在设计计算模块时，可以同时并行处理行计算，完成或者2的一个长度为的码块。由上图可知，，总共有46行，也就是有46段值，所以在选择基图1的情况下需要46个计算模块。基图2的校验矩阵基矩阵如下所示：
安徽大学硕士学位论文27图3.6BG#2基矩阵基图2中校验矩阵基矩阵大小为42×52，，，，，0，各部分大小如图所示，计算公式如下所示：[]4×10[s]10×1=[]4×1(3.16)[][1]=[]38×14[1]14×1=[2]38×1(3.17)，总共有42行，也就是有42段值，所以在选择基图2的情况下需要42个计算模块。综上所述，为了通用两种基矩阵，计算模块设为46个。编码器总体框架如下图所示：串转并模块A循环移位系数ROM存储块C+D循环移位系数ROM存储块控制模块模块1模块2模块3模块4模块5模块46P1计算模块计算模块编码结果输出模块输入信息位SP1P2...S图3.7LDPC编码器总体结构编码器总体结构由计算模块，存储模块，计算模块，输出模块，控制模块，起始信息位串转并模块这五大块组成。计算模块分为46个×形式计算模块和1计算模块。存储模块分别存储区域和，区域的循环移位系数，输出模块将信息位，校验位进行整合输出，得到码字。控制模块用来控制其他各个模块的准确运行。
本文编号：3346979
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
信道信道:4→4，转移概率写为：
第三章5G中LDPC编码硬件实现方案与用户交互界面26则有{11=1+2+3+412=1+((1+2+3+4)1)13=2+1+((1+2+3+4)1)14=4+((1+2+3+4)1)(3.13)由以上公式可知，可以不用对区域进行求逆运算，在进行矩阵相乘，而是可以直接通过×计算结果1，2，3，4求出校验位11，12，13，14，也就是1。这样简化了编码算法。同理，用这种简化的近似下三角矩阵编码算法在硬件上进行实现，编码器的核心部分也就是计算部分只需构造出形如×结构的计算模块即可，编码实现简单并且可以实行并行操作，编码快速。3.3.1编码器总体框架由上述编码方案可知，计算模块形如×，分别用来计算A×、C×和D×1，接下来对基图1和基图2所需的计算模块的数目分别进行分析。首先是基图1，校验矩阵的基矩阵有以下矩阵形式：图3.5BG#1基矩阵基图1给定的是大小为46×68的基矩阵，，，，，0，各部分大小如图所示，需要进行如下所示计算操作：[]4×22[s]22×1=[]4×1(3.14)[][1]=[]42×26[1]26×1=[2]42×1(3.15)5G标准下采用准循环LDPC码，由于准循环的特性，在编码时，可以进行并行运算，在设计计算模块时，可以同时并行处理行计算，完成或者2的一个长度为的码块。由上图可知，，总共有46行，也就是有46段值，所以在选择基图1的情况下需要46个计算模块。基图2的校验矩阵基矩阵如下所示：
安徽大学硕士学位论文27图3.6BG#2基矩阵基图2中校验矩阵基矩阵大小为42×52，，，，，0，各部分大小如图所示，计算公式如下所示：[]4×10[s]10×1=[]4×1(3.16)[][1]=[]38×14[1]14×1=[2]38×1(3.17)，总共有42行，也就是有42段值，所以在选择基图2的情况下需要42个计算模块。综上所述，为了通用两种基矩阵，计算模块设为46个。编码器总体框架如下图所示：串转并模块A循环移位系数ROM存储块C+D循环移位系数ROM存储块控制模块模块1模块2模块3模块4模块5模块46P1计算模块计算模块编码结果输出模块输入信息位SP1P2...S图3.7LDPC编码器总体结构编码器总体结构由计算模块，存储模块，计算模块，输出模块，控制模块，起始信息位串转并模块这五大块组成。计算模块分为46个×形式计算模块和1计算模块。存储模块分别存储区域和，区域的循环移位系数，输出模块将信息位，校验位进行整合输出，得到码字。控制模块用来控制其他各个模块的准确运行。
本文编号：3346979
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