Выполните полярную расшифровку согласно 5G НОМЕР стандарта
Беспроводная панель инструментов HDL/обнаружение и исправление ошибок
Блок NR Polar Decoder реализует потоковый полярный декодер с аппаратными управляющими сигналами. Вы можете настроить блок, чтобы использовать передачу информации из космоса или кодирующие схемы канала восходящей связи, как определено 5G НОМЕР стандарта. Стандарт 5G NR использует полярные коды для канального кодирования каналов передачи DCI, UCI и BCH.
Этот блок реализует декодер списка последовательных подавлений с помощью CRC. Эта реализация соответствует производительности nrPolarDecode (5G Панель инструментов). Можно выбрать длину списка 2, 4 или 8. Увеличение длины списка увеличивает производительность исправления ошибок, но использует больше аппаратных ресурсов и увеличивает задержку декодирования. Можно повысить производительность декодирования сообщений DCI, используя дополнительный порт RNTI для указания ожидаемого значения RNTI.
Этот блок также выполняет декодирование CRC сообщения, эквивалентное nrCRCDecode (5G Панель инструментов). Блок обнаруживает сообщения DCI из значений K и E и автоматически добавляет к сообщению 1, что эквивалентно padCRC входной аргумент nrPolarDecode (5G Панель инструментов).
Этот блок не поддерживает коды с поддержкой четности.
Поскольку задержка операции полярного декодирования может изменяться, блок выдает выходной сигнал nextFrame, который указывает, когда блок готов принять новые входы. Дополнительные сведения см. в разделе Задержка на этой странице.
Этот блок реализует декодер списка последовательных подавлений с помощью CRC. Он может использовать длину списка 2, 4 или 8 в соответствии с параметром List length. Декодер выполняет итерацию по всем LLR в дереве, чтобы принять решение для бита, и затем использует это решение для декодирования следующего бита. Шаг обращенного перемежения включается, только если для параметра Направление связи (Link direction) задано значение Downlink.
На этой диаграмме показана архитектура полярного декодера.
Блок использует этап конфигурации, когда изменяются значения входных портов K и E. Блок вычисляет местоположения информационных битов и передает их на этап принятия решения. Поскольку шаблоны отображения вычисляются по мере необходимости, а не сохраняются в аппаратных средствах, блок поддерживает все значения K и E в пределах поддерживаемого диапазона. На этапе «Конфигурация» также вычисляется шаблон чередования при установке для параметра «Направление связи» значения Downlink.
При установке для параметра Источник конфигурации значения Property, значения K и E являются константами, поэтому декодер не реализует этап конфигурации. В этом случае блок включает статические таблицы поиска, которые содержат предварительно вычисленную конфигурацию.
Чтобы минимизировать вычисления для каждого декодирования, в памяти дерева сохраняется вероятность того, что каждый узел равен единице или нулю. Каждая итерация обновляет только измененные LLR. На этапе декодирования Core используются уравнения обновления LLR из [3].
Этап принятия решения проверяет значение LLR относительно ожидаемых местоположений информационных битов и замороженных битов и возвращает жесткое решение в память дерева. Если ожидается, что бит будет заморожен, этап принятия решения возвращает жесткое решение, равное нулю, и обновляет вероятности связанных путей. Память путей восстанавливает наиболее вероятные пути из результатов жесткого решения и передает пути и баллы на следующий этап.
Память дерева и память пути содержат пути длиной до списка. Если все замороженные биты на пути равны нулю (как и ожидалось), то блок отбрасывает другие параллельные пути. Эта оптимизация приводит к переменной задержке в операции декодирования для длин списков больше двух. Для сигналов с высоким уровнем шума декодер должен увеличивать количество параллельных трактов и циклов декодирования. Для малошумящих сигналов декодер может использовать только два параллельных тракта и уменьшать задержку декодирования.
Этап выбора пути вычисляет CRC для всех путей и затем выбирает путь, который проходит CRC. При использовании входного порта RNTI блок сравнивает внутреннюю контрольную сумму CRC со значением целевого RNTI. В противном случае блок сравнивает контрольную сумму CRC со значением 0. Если все CRC терпят неудачу, блок возвращает путь, имеющий более высокий балл.
Эта реализация соответствует производительности функции 5G Toolbox™ nrPolarDecode (5G Панель инструментов) с одинаковой длиной списка. Поскольку блок использует внутренние типы с фиксированной точкой, любые различия являются результатом квантования.
На этом графике показана частота ошибок блока с тремя возможными длинами списка. Входной сигнал представляет собой 6-разрядные значения LLR.
Таблица показывает примерные задержки блока полярного декодера NR для каждого N при декодировании для восходящего и нисходящего каналов с длиной списка два. N - длина закодированного сообщения мощностью два, определенная из значений K и E.
| N | Задержка восходящей линии связи | Задержка нисходящей линии связи |
|---|---|---|
| 32 | 349 | Неприменимо |
| 64 | 576 | 677 |
| 128 | 1034 | 1135 |
| 256 | 1961 | 2062 |
| 512 | 3896 | 3996 |
| 1024 | 8202 | Неприменимо |
Точная задержка изменяется на основе значений K и E. Задержка больше для кадров, где значения входных портов K и E изменяются, и блок должен вычислить новую конфигурацию.
Увеличение длины списка увеличивает задержку. Длины списков больше двух не имеют фиксированной задержки для заданных значений K и E. Чтобы обеспечить минимальную задержку, блок отслеживает более 2 путей, только когда замороженные биты не декодируются как нули. Эта оптимизация означает, что задержка может увеличиваться с SNR входного сигнала. Например, для длины списка 4 и N = 512 задержка наилучшего случая равна 4108 циклам, а задержка наихудшего случая равна 4985 циклам.
Поскольку задержка изменяется, используйте выходной управляющий сигнал nextFrame, чтобы определить, когда блок готов к новому входному кадру.
Этот сигнал показывает, как изменяется задержка со значениями входного порта K и E для длины списка, равной двум. Когда входные значения портов K и E равны 132 и 256, блок имеет задержку 2272 цикла от входного начального сигнала до выходного nextFrame. Когда значения портов K и E изменяются на 54 и 124, задержка изменяется на 1234 цикла.
Эта форма сигнала показывает, как задержка может изменяться в зависимости от уровня шума входного сигнала при использовании длины списка, равной 4. Блок имеет значения K и E параметров 132 и 256, а параметр Link direction имеет значение Uplink. Первое сообщение имеет задержку 2533 цикла. Эти данные сообщения генерируются с низким уровнем шума и имеют несколько битовых ошибок. В этом случае декодер может схлопнуться до двух путей и получить результат в меньшем количестве циклов, чем при декодировании более шумового сигнала. Второе сообщение генерируется с высоким уровнем шума, и задержка декодирования увеличивается до 3174 циклов. Когда входной сигнал имеет больше битовых ошибок, декодер должен отслеживать больше путей для определения правильных битов.
[1] 3GPP TS 38.211. "НР; Физические каналы и модуляция. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы. URL: https://www.3gpp.org.
[2] Арикан, Эрдал. «Поляризация канала: метод построения кодов достижения пропускной способности для симметричных каналов без двоичного ввода и запоминания». Сделки IEEE по теории информации 55, № 7 (июль 2009 года): 3051-73. https://doi.org/10.1109/TIT.2009.2021379.
[3] Балацукас-Стимминг, Алексиос, Мани Бастани Паризи и Андреас Бург. «Последовательное декодирование списка отмены на основе LLR полярных кодов». Транзакции IEEE по обработке сигналов 63, № 19 (октябрь 2015 г.): 5165-79. https://doi.org/10.1109/TSP.2015.2439211.
Полярный кодировщик NR | nrPolarDecode (5G Панель инструментов)
