Выполните полярное декодирование 5G соответствии со стандартом NR
Беспроводной HDL Toolbox/Обнаружение и коррекция ошибок
Блок NR Polar Decoder реализует потоковый полярный декодер с удобными для аппаратного обеспечения сигналами управления. Можно сконфигурировать блок, чтобы использовать схемы нисходящего или восходящего кодирования, как определено 5G стандартом NR. Стандарт 5G NR использует полярные коды для кодирования канала каналов передачи DCI, UCI и BCH.
Этот блок реализует декодер списка последующей отмены с использованием CRC. Эта реализация соответствует эффективности nrPolarDecode (5G Toolbox) функция. Можно выбрать длину списка 2, 4 или 8. Увеличение длины списка увеличивает эффективность коррекции ошибок, но использует больше аппаратных ресурсов и увеличивает задержку декодирования. Вы можете улучшить эффективность декодирования для сообщений DCI, используя дополнительный порт RNTI, чтобы задать ожидаемое значение RNTI.
Этот блок также выполняет CRC-декодирование сообщения, эквивалентное nrCRCDecode (5G Toolbox) функция. Блок обнаруживает сообщения DCI из значений K и E и автоматически готовит 1с к сообщению, эквивалентному padCRC входной параметр nrPolarDecode (5G Toolbox) функция.
Этот блок не поддерживает коды с подкреплением по четности.
Поскольку задержка операции полярного декодирования может варьироваться, блок обеспечивает сигнал выхода, nextFrame, который указывает, когда блок готов принять новые входы. Для получения дополнительной информации см. раздел Задержка на этой странице.
Этот блок реализует декодер списка последующей отмены с использованием CRC. Он может использовать длину списка 2, 4 или 8, сконфигурированную параметром List length. Декодер итерирует по всем LLR в дереве, чтобы достичь решения за бит, и затем использует это решение, чтобы декодировать следующий бит. Шаг обратного перемежения включается только, когда вы устанавливаете параметр Link direction равным Downlink.
Эта схема показывает архитектуру полярного декодера.
Блок использует этап Configuration, когда изменяются K и E значения входного порта. Блок вычисляет местоположения информационных бит и передает их на этап Decision. Поскольку шаблоны отображения вычисляются по мере необходимости, а не хранятся на оборудовании, блок поддерживает все K и E значения в поддерживаемой области значений. Этап Configuration также вычисляет шаблон чередования, когда вы задаете значение параметра Link direction Downlink.
Когда вы устанавливаете параметр Configuration source равным Propertyзначения K и E являются постоянными, поэтому декодер не реализует этап Configuration. В этом случае блок включает статические интерполяционные таблицы, которые содержат предварительно вычисленную строение.
Чтобы минимизировать расчеты для каждого декодирования, память дерева сохраняет вероятность того, что каждый узел равен единице или нулю. Каждая итерация обновляет только измененные LLR. Каскад декодирования ядра использует уравнения обновления LLR от [3].
Этап принятия решения проверяет значение LLR по ожидаемым местоположениям информационных бит и замороженных бит и возвращает жесткое решение в память дерева. Если ожидается, что бит будет заморожен, этап Decision возвращает твердое решение в нуле и обновляет вероятности связанных путей. Path Memory восстанавливает наиболее вероятные пути из результатов жесткого решения и передает пути и счета к следующему этапу.
Память Tree Memory и Path Memory содержит до List length путей. Если все замороженные биты пути являются нулями (как и ожидалось), то блок отбрасывает другие параллельные пути. Эта оптимизация приводит к переменной задержке в операции декодирования для длин списка, больше двух. Для сигналов с высоким уровнем шума декодер должен увеличить количество параллельных путей и циклов декодирования. Для малошумных сигналов декодер может использовать только два параллельных пути и уменьшить задержку декодирования.
Этап выбора пути вычисляет CRC для всех путей, а затем выбирает путь, который проходит CRC. Когда вы используете RNTI входной порт, блок сравнивает внутреннюю контрольную сумму CRC с целевым значением RNTI. В противном случае блок сравнивает контрольную сумму CRC со значением 0. Если все CRC терпят неудачу, блок возвращает путь, который имеет более высокий счет.
Эта реализация соответствует эффективности функции 5G Toolbox™ nrPolarDecode (5G Toolbox) с той же длиной списка. Поскольку блок использует внутренние типы с фиксированной точкой, любые различия являются результатом квантования.
Этот график показывает эффективность частоты ошибок блоков с тремя возможными длинами списка. Входные входы - 6-битные значения LLR.
Таблица показывает примерные задержки блока NR Polar Decoder для каждого N при декодировании для каналов восходящей и нисходящей линий с длиной списка из двух. N - степень двойки закодированных сообщений, определенная из значений K и E.
| N | Задержка восходящего канала | Задержка нисходящего канала |
|---|---|---|
| 32 | 349 | Не применяется |
| 64 | 576 | 677 |
| 128 | 1034 | 1135 |
| 256 | 1961 | 2062 |
| 512 | 3896 | 3996 |
| 1024 | 8202 | Не применяется |
Точная задержка изменяется на основе значений K и E. Задержка больше для систем координат, где изменяются K и E значения входного порта, и блок должен вычислить новое строение.
Увеличение длины списка увеличивает задержку. Длина списка, больше двух, не имеет фиксированной задержки для заданных K и E значений. Чтобы обеспечить минимальную задержку, блок трассирует более 2 путей только, когда замороженные биты не декодируются как нули. Эта оптимизация означает, что задержка может увеличиться с ОСШ входного сигнала. Для примера, для длины списка 4 и N = 512, лучшая задержка случая - это 4108 цикла, а худшая задержка - это 4985 цикла.
Поскольку задержка изменяется, используйте выход nextFrame управляющий сигнал, чтобы определить, когда блок готов к новому входному кадру.
Эта форма волны показывает, как задержка изменяется с K и E значениями входного порта для длины списка двух. Когда входные K и E значения портов 132 и 256, блок имеет задержку 2272 цикла от входного start сигнала к выходному nextFrame. Когда значения K и E портов изменяются на 54 и 124, задержка изменяется на 1234 цикла.
Эта форма волны показывает, как задержка может изменяться с уровнем шума входного сигнала при использовании длины списка 4. Блок имеет K и E значения параметров 132 и 256 Link direction и параметр установлен на 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 свернуться на два пути и произвести результат за меньшее количество циклов, чем при декодировании более шумного сигнала. Второе сообщение генерируется с высоким уровнем шума, и задержка декодирования увеличивается до 3174 циклов. Когда входной сигнал имеет больше битовых ошибок, декодер должен проследить больше путей, чтобы определить правильные биты.
[1] 3GPP TS 38.211. "NR; Физические каналы и модуляция ". 3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ. URL-адрес: https://www.3gpp.org.
[2] Арикан, Сердаль. «Поляризация канала: метод построения кодов достижения пропускной способности для симметричных бинарных-входных незапоминающихся каналов». Транзакции IEEE по теории информации 55, № 7 (июль 2009): 3051-73. https://doi.org/10.1109/TIT.2009.2021379.
[3] Балацукас-Стимуминг, Алексиос, Мани Бастани Паризи и Андреас Бург. «Декодирование полярных кодов на основе список». Транзакции IEEE по обработке сигналов 63, № 19 (октябрь 2015): 5165-79. https://doi.org/10.1109/TSP.2015.2439211.
NR Polar Encoder | nrPolarDecode (5G Toolbox)
