はじめに

5 g NR通信システムの制御チャネルに対するチャネル符号化手法として极符号が選択されたことは,Arikanの発見[1]の利点を実証するものであり，商用システムでの応用を確立させることになるでしょう[6]。チャネル分極の概念に基づけば,この新しい符号化ファミリは,容量近似型であるだけでなく,容量達成型でもあります。これは,LDPC符号やターボ符号に匹敵するかそれ以上の性能を有するため,LTEシステムの制御チャネルに使用されているテールバイティング畳み込み符号に置き換わるものです。この符号化は,增强移动宽带(eMBB)のユースケースにおける下行控制信息(DCI)と上行控制信息(UCI)に加え,ブロードキャストチャネル(BCH)にも適用されています。代わりに,eMBBのデータチャネル用のチャネル符号化スキームは,ブロックサイズを問わない柔軟なLDPCとして規定されています。

この例では,AWGNチャネルでのQPSK変調を使用した极符号化ダウンリンクシミュレーションを可能にするコンポーネントについて説明します。続く節で，极性符号化の個々のコンポネントにいてさらに詳しく説明します。

S = rng(100);为RNG的可重复性播种

シミュレ，ションに使用する符号パラメ，タ，を設定します。

代码参数K = 54;%消息长度(比特)，包括CRC, K > 30E = 124;输出长度匹配率，E <= 8192EbNo = 0.8;% EbNo in dBL = 8;%列表长度，2的幂，[1 2 4 8]numFrames = 10;要模拟的帧数linkDir =“DL”；链接方向:下行('DL')或上行('UL')

极地符号化

以下の図は,ダウンリンクの送信側の処理を示したもので,関連するコンポーネントとそのパラメーターを強調表示しています。

ダウンリンクでは，入力ビットが极性符号化の前にンタリブされます。したがって,情報ビットの末尾に付加されたCRCビットがCA-Polarスキームに向けて分散されることになります。このンタリブは，アップリンクでは指定されません。

极地符号化では,信噪比非依存型の方法を使用して,各サブチャネルの信頼性をオフラインで計算し,順序付きシーケンスを最大符号長で格納します[6]。极地符号は入れ子の特性をもつため,このシーケンスは,あらゆる符号化率,および最大符号長よりも短いすべての符号長で使用されます。

このシ，ケンスは，指定されたレ，トマッチ後の出力長Eおよび情報長Kをもとに，関数nrPolarEncodeによって計算されます。この関数は，入力されたKビットの非組織的な符号化を実装するものです。

如果strcmpi (linkDir“DL”）%下行场景(K >= 36，含CRC位)crcLen = 24;DL, Section 5.1，[6]的% CRC比特数保利=“24 c”；% CRC多项式nPC = 0;%第5.3.1.2节，[6].奇偶校验位数nMax = 9;n的最大值，对于2^n，第7.3.3节，[6]iIL = true;%交错输入，章节5.3.1.1，[6]iBIL = false;%交错编码位，章节5.4.1.3，[6]其他的%上行场景(K > 30，含CRC位)crcLen = 11;保利=“11”；nPC = 0;nMax = 10;iIL = false;iBIL = true;结束

以下の図は，ペ@ @ @ドサ@ @ @ @ @ @ @19ビットを超え,かつコードブロックセグメンテーションがない場合のアップリンクの送信側の処理を示したもので,関連するコンポーネントとそのパラメーターを強調表示しています。

レ，トマッチングとレ，トリカバリ

极地符号化された一連のビット(N)はレ，トマッチングされ，指定されたビット数(E)がリソ，スエレメントマッピングのために出力されます[7]。符号化されたビットは，サブブロックンタリブされ，長さNのリングバッファ，に渡されます。バッファ，からの出力ビットを読み取ることによって，目的の符号化率，およびK、E、Nの選択値に応じて、反復(E >= n)、パンクチャ、短縮(E < n)のいずれを実際に行うかが決まります。

選択されたビットは,ダウンリンクでは変調マッパーに渡されますが,アップリンクではマッピングする前にさらにインターリーブされます。レ，トマッチング処理は，関数nrRateMatchPolarによって実装されます。

受信側では，次の場合にレ，トリカバリが実行されます。

レ，ト復元処理は，関数nrRateRecoverPolarによって実装されます。

R = k / e;有效码率BPS = 2;每个符号%比特，BPSK为1,QPSK为2EsNo = EbNo + 10*log10(bps);snrdB = EsNo + 10*log10(R);% (dB)noiseVar = 1./(10.^(snrdB/10));%的通道chan = com . awgnchannel (“NoiseMethod”，“方差”，“方差”, noiseVar);

极地復号化

ダウンリンク(DCIまたはBCH)またはアップリンク(UCI)のメッセージビットの暗黙的なCRC符号化により,チャネル復号化器アルゴリズムとしてCRC-Aided连续撤销列表(CA-SCL)復号化(3.]の使用が決定されます。Ca-scl復号化がタボ符号やLDPC符号よりも性能が優れていることはよく知られており[4]，そのことが3GPPでPolar符号が採用された主な要因の1でした。

塔尔および瓦尔迪[2]は，尤度(確率)の観点からSCL復号化アルゴリズムにいて説明しています。しかし，アンダ，フロ，により，固有の計算が数値的に不安定になります。この問題を解決するため，timmmingら[5]は，対数尤度比(llr)領域での単独的なSCL復号化を提唱しています。このリスト復号化を特徴付けているのは，保持されている可能性が最も高い復号化パスの数を表すlパラメ，タ，です。復号化が終わった時点で，l個のパスの中で最も可能性の高い符号パスが復号化器の出力になります。lが増えれば復号化器のパフォ，マンスも向上しますが，収穫逓減効果が伴います。

CRCで連結された入力メッセージについて,少なくとも1つのパスが正しいCRCをもつ場合,CA-SCL復号化では,無効なCRCのパスをすべて削除します。最終的なパス選択におけるこの追加的なインサイトにより,sci復号化と比較した場合のパフォーマンスがより向上します。ダウンリンクでは24ビットのCRCが使用されますが，アップリンクではKの値に応じて6ビットまたは11ビットのCRCが指定されます。

復号化器は，3のnrPolarDecodeによって実装されます。復号化器関数は,復号化されたビットを出力する前に,ダウンリンク用の送信機で指定された入力ビットのインターリーブも考慮します。

%误差计ber = com . errorrate;

フレ，ム処理ル，プ

この節では,前述の极符号化のコンポーネントがブロック誤り率(提单)のシミュレーションでどのように使用されるかについて説明します。以下の図では，シミュレ，ションリンクを強調表示しています。

処理フレ，ムごとに，以下の手順が実行されます。

シミュレーションの最後に,2つのパフォーマンスインジケーターである提单と误码率が報告されます。

数字= 0;为i = 1:numFrames生成一条随机消息msg = randi([0 1]，K-crcLen,1);%附加CRCmsgcrc = nrCRCEncode(msg,poly);%极性编码encOut = nrPolarEncode(msgcrc,E,nMax,iIL);N = length(encOut);%匹配率modIn = nrRateMatchPolar(encOut,K,E,iBIL);%调节modOut = nrsymbol调制(modIn，“正交相移编码”）;添加高斯白噪声rSig = chan(modOut);%软解调rxLLR = nrSymbolDemodulate(rSig，“正交相移编码”, noiseVar);回收率%decIn = nrRateRecoverPolar(rxLLR,K,N,iBIL);%极性解码decBits = nrPolarDecode(decIn,K,E,L,nMax,iIL,crcLen);比较msg和解码的比特errStats = ber(double(decBits(1:K-crcLen))， msg);数字ferr =数字ferr +任意(decBits(1:K-crcLen)~=msg);结束disp (['块错误率:'num2str (numferr / numFrames).．.，误码率:'num2str (errStats (1)).．.，在SNR = 'num2str (snrdB)“数据库”)提高(年代);%恢复RNG

当信噪比为0.20002 dB时，块错误率为0，误码率为0

結果

有意な結果を得るには，シミュレ，ションの実行時間を長くする必要があります。Cコード生成をサポートする関数に上記の処理をカプセル化するスクリプトを使用し,QPSK変調を伴う両方のリンク方向について,さまざまな符号化率とメッセージ長における結果を以下に示します。

上記の結果は,各信噪比点について,最大1000個のフレーム誤りまたは最大100年e3個のフレーム数のうち最初に発生したほうをシミュレーションして生成したものです。

提单のパフォーマンス結果は,极地符号が通信リンクに適していることと,ビットレベルの粒度におけるレート互換性を暗黙的にサポートすることを示しています。

Cコード生成ツールをコンポーネントに使用すれば,シミュレーションの主な懸念事項である実行時間を短縮できます。Cコ，ド生成は，MATLAB Coder™で有効にできます。

まとめとその他の調査

この例では,新的广播制御チャネル情報(DCI UCI)およびブロードキャストチャネル(BCH)に関して3 gppで規定されている极符号化スキームの1つ(CRC-Aided极地)について説明しました。処理の全段階(符号化,レートマッチング,レート復元,復号化)におけるコンポーネントの使用について示し,それらをAWGNチャネルでQPSK処理したリンクで使用しました。さまざまな符号化率およびメッセージ長に関するパフォーマンス結果は,パラメーターおよびシミュレーションのばらつきの仮定内に収まり,公表されているトレンドと一致していることを示しました。

シンプルなパラメ、タ、の変化(K、E、l)と，それらがblerでのパフォマンスに与える影響にいて調査します。极地符号化関数は、Downlink Control Information/uplink control information の両方とブロードキャスト チャネルに適用できるように、オープンな MATLAB® コードとして実装されています。CA-Polar スキームは、次の両方に適用できます。

DCI関数およびBCH関数内でのPolar符号化関数の使用にいては，それぞれ，下行控制信息のモデル化およびNrセルサ，チおよびmibとsib1の復元の例を参照してください。

取り上げた极符号化関数は,パリティチェック极符号の構築と符号化もサポートしています。Uciのペロドが18 <= k <= 25の範囲内であれば，これをアップリンクに適用できます。これは，アップリンク制御符号化関数nrUCIEncodeおよびnrUCIDecodeによってサポ，トされています。これらの関数は，適切な値KおよびEにいてのコドブロックセグメンテションも含みます。

参考文献