5G(NR)网络中的信道编码

为了满足eMBB(增强型移动宽带)、大规模物联网 (mIoT) 和URLLC(超可靠低延迟通信)等通信要求,5G(NR)网络采用LDPC和Polar码进行错误检测和纠正。3GPP在5G(NR)规范中,引入了Polar码和低密度奇偶校验(LDPC) 码这两种新的物理层信道编码方案,以替代LTE技术中使用的卷积码和Turbo 码。

LDPC(低密度奇偶校验)码

5G(NR)在业务信道上使用LDPC进行信道编码。它通过为选择的数据位维护奇偶校验位来纠正通道错误。大多数数据位由多个奇偶校验位支持,当检测到奇偶校验失败时,可以使用来自多个奇偶校验位的信息来检索原始数据位。5G(NR)对通过HARQ(混合自动重复请求)支持增量冗余有独特的要求,在这种情况下,需要支持速率匹配,以动态调整编码以适应分配的资源。3GPP定义了标准化的QC-LDPC(准循环LDPC)以支持HARQ和速率匹配。

5G部署场景中,尤其是eMBB（增强型移动宽带）场景，需支持高达20Gbps的高吞吐率，尤其是针对高数据速率的5G信道码编解码过程需要设计能够处理如此庞大的数据量。5G的LDPC码采用准循环(QC)LDPC码的结构，自然可以实现编码和解码的并行化。用于数据的5G信道代码也应支持HARQ，这些代码旨在支持增量冗余(IR) HARQ。5G中LDPC码是属于照片码家族的QC-LDPC码。

照片码(Photograph codes)：5G的LDPC码属于QC-LDPC码家族，这些码可以用照片码的概念来解释。可以通过附加照片的多个副本，然后通过排列它们的边缘来获得照片代码的图形表示。对于LDPC码,变量和校验节点之间的局部连接对于保证良好的性能很重要，这种置换过程可以通过连接小照片的多个副本来构造长码，同时保持局部连接。

Polar码

Polar码证明MBIOS通道上的容量可实现性。Polar码已被用作增强型移动宽带(eMBB) 通信服务的上行链路和下行链路控制信息的信道编码。5G预见了另外两个框架，即URLLC超可靠低延迟通信)和mMTC(大规模机器类型通信),可以使用极性编码方案。极性码的构造涉及与要编码的每个比特相关联的信道可靠性值的识别。3GPP选择了polar码作为5G(NR)控制信道上的纠错码。Polar码编码将信道极化为可靠和不可靠的比特信道。信息位将在最可靠的K 位信道上传输。极性码是线性块纠错码。代码构造基于将物理通道转换为虚拟外部通道的短内核代码的多次递归连接。

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