【摘 要】
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5G移动通信系统采用LDPC码和极化码为增强移动宽带场景中数据信道和控制信道的纠错编码方案,同时3G和4G则采用Turbo码为主要的信道编码方案,对于多模移动终端基带处理器,需要同时支持以上三种码型。而这三种码型的主流译码算法各不相同,采用独立硬核会大幅增加芯片成本及功耗。因此,本文针对4G及5G中的Turbo码、LDPC码和极化码,从顶层算法的角度研究通用译码器架构。本文首先将Turbo码和极化
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5G移动通信系统采用LDPC码和极化码为增强移动宽带场景中数据信道和控制信道的纠错编码方案,同时3G和4G则采用Turbo码为主要的信道编码方案,对于多模移动终端基带处理器,需要同时支持以上三种码型。而这三种码型的主流译码算法各不相同,采用独立硬核会大幅增加芯片成本及功耗。因此,本文针对4G及5G中的Turbo码、LDPC码和极化码,从顶层算法的角度研究通用译码器架构。本文首先将Turbo码和极化码采用稀疏二分图表示,视为类LDPC码,都采用LDPC BP算法进行译码。针对极化码在进行LDPC-like BP译码时性能恶化的问题,提出了LDPC-like BPL算法,与传统的BP和SC译码算法相比,具有更优的误码性能和更低的译码时延及计算复杂度。基于上面的研究,给出了一种基于稀疏二分图的通用译码器架构,LDPC码采用层级BP译码,Turbo码采用BP译码,极化码采用LDPC-like BPL译码,该译码器实现了误码性能、译码时延和计算复杂度三者的折中。由于三种码型构造上的差异性,前述通用译码器架构并未考虑Turbo码和极化码二分图中短环对BP译码性能的影响。本文进一步研究了基于有环图的通用译码器架构。在分别统计并分析极化码和Turbo码二分图中4环、6环和8环数量的基础上,发现极化码的二分图并不含有4环,而Turbo码二分图中存在大量的4环。因此在前述通用译码器架构下Turbo码性能恶化较为严重,通过分析Turbo码二分图中4环的分布,给出了一种基于扩展校验矩阵消除4环的方法,在不破坏原有译码架构的基础之上,与BP算法相比在误块率为10-3时获得0.3d B的增益,同时降低了近一半的计算复杂度,并具有更低的译码时延。
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