NR Polar Decoder

Выполните полярное декодирование 5G соответствии со стандартом NR

  • Библиотека:
  • Беспроводной HDL Toolbox/Обнаружение и коррекция ошибок

  • NR Polar Decoder block

Описание

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.

Порты

Вход

расширить все

Входная выборка, заданная как скалярное логарифмическое отношение логарифмической правдоподобности (LLR). Блок поддерживает типы builtin и подписанные значения с фиксированной точкой с длиной слова от 4 до 16 бит.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

Типы данных: fixed point | int8 | int16 | double | single

Сигналы управления, сопровождающие поток дискретизации, заданные как samplecontrol bus. Шина включает в себя start, end, и valid управляющие сигналы, которые указывают контуры системы координат и валидность выборок.

  • start - Указывает начало входного кадра

  • end - Указывает конец входного кадра

  • valid - Указывает, что данные входного data порта действительны

Для получения дополнительной информации см. Выборку шины управления.

Типы данных: bus

Длина информационного блока в битах, заданная как положительное целое число. Для нисходящих сообщений K должны находиться в области значений от 36 до 164. Для сообщений восходящей линии связи K должны находиться в области значений от 31 до 1023.

Блок не поддерживает K значения от 18 на 25 поскольку 5G стандарт NR требует кодов для этих размеров с помощью четности.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Configuration source равным Input port.

Типы данных: fixdt(0,10,0)

Согласованная со скоростью длина выхода в битах, заданная как скаляр положительное целое число. Задайте значение для E, которое больше K и меньше или равно 8192.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Configuration source равным Input port.

Типы данных: fixdt(0,14,0)

Целевой RNTI, заданный как 16-битное беззнаковое целое число. Это значение повышает точность декодирования для сообщений DCI. Для примера при декодировании SIB1 сообщений DCI включите этот порт и установите целевой RNTI равным 65 535. Для декодирования MIB можно отключить этот порт или установить целевое значение RNTI равным 0.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Link direction равным Downlink и выберите параметр Enable target RNTI port.

Типы данных: uint16

Выход

расширить все

Декодированный бит данных, возвращенный как скаляр. Длина выходного сообщения составляет A бит, где A = K – CRCLen. Для нисходящих сообщений CRCLen равно 24. Для сообщений восходящей линии связи CRCLen равно 11, как определено 5G стандартом NR.

Типы данных: fixdt(0,1,0) | Boolean | double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Управляющие сигналы, сопровождающие поток дискретизации, возвращаются как samplecontrol bus. Шина включает в себя start, end, и valid управляющие сигналы, которые указывают контуры системы координат и валидность выборок.

  • start - Указывает начало выходной системы координат

  • end - Указывает конец выходной системы координат

  • valid - Указывает, что данные выходного data порта действительны

Для получения дополнительной информации см. Выборку шины управления.

Типы данных: bus

Результат CRC, возвращенный как скаляр. Если вы очищаете параметр Full checksum mismatch, это значение является логическим. Когда вы выбираете параметр Full checksum mismatch, это значение является ufix24 скаляр для нисходящих сообщений и ufix11 скаляр для сообщений восходящей линии связи.

Если вы активируете RNTI порт, блок сравнивает внутреннюю контрольную сумму CRC с целевым значением RNTI. В противном случае блок сравнивает контрольную сумму CRC со значением 0.

Типы данных: Boolean | ufix11 | ufix24

Блок устанавливает этот сигнал на 1 когда блок готов принять начало следующей системы координат. Если блок получает сигнал входа start, пока nextFrame 0блок отбрасывает систему координат в прогресс и начинает обработку новых данных.

Для получения дополнительной информации смотрите Использование выходного сигнала nextFrame.

Типы данных: Boolean

Параметры

расширить все

Направление 5G NR ссылки, заданное как Downlink или Uplink. Когда вы выбираете Downlinkблок выполняет перемежение, как указано в 5G NR. Когда вы выбираете Uplinkблок опускает логику обратного перемежения.

Этот параметр является максимальным количеством параллельных путей, поддерживаемых в дереве декодирования. Увеличение длины списка увеличивает эффективность коррекции ошибок, но использует больше аппаратных ресурсов и увеличивает задержку декодирования. Когда вы используете список длин 4 и 8Задержка может изменяться в зависимости от ОСШ входного сигнала и не является постоянной для заданных значений K и E. Используйте выходной сигнал nextFrame , чтобы определить, когда блок доступен для нового сообщения.

Выберите Input port для включения K и E портов. Выберите Property для использования параметров Message length (K) и Rate-matched length (E).

Для нисходящих сообщений K должны находиться в области значений от 36 до 164. Для сообщений восходящей линии связи K должны находиться в области значений от 31 до 1023.

Блок не поддерживает K значения от 18 на 25 поскольку 5G стандарт NR требует кодов для этих размеров с помощью четности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Configuration source равным Property.

Задайте значение для E, которое больше K и меньше или равно 8192.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Configuration source равным Property.

Когда вы очищаете этот параметр, блок возвращает логический скаляр на err порту, который указывает, был ли CRC успешным. Когда вы выбираете этот параметр, блок возвращает полную контрольную сумму CRC на err порту. Если ваш проект декодирует сообщения DCI и использует остаток RNTI, выберите этот параметр.

Если вы активируете RNTI порт, блок сравнивает внутреннюю контрольную сумму CRC с целевым значением RNTI. В противном случае блок сравнивает контрольную сумму CRC со значением 0.

nrPolarDecode (5G Toolbox) функция возвращает декодированное сообщение, которое включает биты CRC. Этот блок возвращает декодированное сообщение без бит CRC и возвращает состояние CRC отдельно на err порте. Это поведение эквивалентно вызову nrCRCDecode (5G Toolbox) функция после использования nrPolarDecode функция. Отсутствие перевычисления бит CRC экономит аппаратные задержки и ресурсы.

Выберите этот параметр, чтобы включить RNTI входной порт. Предоставление целевого значения RNTI повышает точность декодирования для сообщений DCI. Для примера при декодировании SIB1 сообщений DCI включите этот порт и установите целевой RNTI равным 65535. Для декодирования MIB можно отключить этот порт или установить целевое значение RNTI равным 0.

Включение этого порта также изменяет способ вычисления блоком err значения выходного порта. Если вы активируете RNTI порт, блок сравнивает внутреннюю контрольную сумму CRC с целевым значением RNTI. В противном случае блок сравнивает контрольную сумму CRC со значением 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Link direction равным Downlink.

Алгоритмы

расширить все

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.

A plot showing the increase in performance for higher list lengths.

Ссылки

[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.

Расширенные возможности

.

См. также

| (5G Toolbox)

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте