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5G LDPC碼譯碼器實(shí)現(xiàn)

胡東偉

胡東偉. 5G LDPC碼譯碼器實(shí)現(xiàn)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2021, 43(4): 1112-1119. doi: 10.11999/JEIT200046
引用本文: 胡東偉. 5G LDPC碼譯碼器實(shí)現(xiàn)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2021, 43(4): 1112-1119. doi: 10.11999/JEIT200046
Dongwei HU. On the Implementation of 5G LDPC Decoder[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(4): 1112-1119. doi: 10.11999/JEIT200046
Citation: Dongwei HU. On the Implementation of 5G LDPC Decoder[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(4): 1112-1119. doi: 10.11999/JEIT200046

5G LDPC碼譯碼器實(shí)現(xiàn)

doi: 10.11999/JEIT200046

  • 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 石家莊 050080

詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    胡東偉：男，1980年生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信理論和數(shù)字大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)

    通訊作者:

    胡東偉　hudw1980@sina.com

  • 中圖分類(lèi)號(hào): TN915

On the Implementation of 5G LDPC Decoder

  • 54th Institute of CETC, Shijiazhuang 050080, China

  • 摘要: 該文介紹了5G標(biāo)準(zhǔn)中LDPC碼的特點(diǎn)，比較分析了各種譯碼算法的性能，提出了譯碼器實(shí)現(xiàn)的總體架構(gòu)：將譯碼器分為高速譯碼器和低信噪比譯碼器。高速譯碼器適用于碼率高、吞吐率要求高的情形，為譯碼器的主體；低信噪比譯碼器主要針對(duì)低碼率、低信噪比下的高性能譯碼，處理一些極限情形下的通信，對(duì)吞吐率要求不高。分別對(duì)高速譯碼器和低信噪比譯碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)踐，給出了FPGA綜合結(jié)果和吞吐率分析結(jié)果。
    Abstract: This paper focuses on the Low-Density-Parity-Check (LDPC) decoder for 5G New Radio (NR) specification. After introducing the characteristics of the LDPC code in 5G NR, the performance of different decoding algorithms are compared, and then the overall architecture of the decoder is proposed. In the proposed architecture, the decoder is divided into high-speed decoder and high-performance decoder. The high-speed decoder is intended for high-rate and high throughput decoding, while the high-performance decoder is used for low-rate decoding under low Signal-to-Noise-Ratio (SNR) scenarios, which is for communications under extremely bad situations, and does not need a high throughput. The design is implemented on Field Programmable Gate Array (FPGA) and the results are shown.
    • HTML全文

  • 圖  1  $n$階循環(huán)右移單位矩陣示意圖

    圖  2  基本圖1和基本圖2的圖形顯示

    圖  3  速率自適應(yīng)打孔示意圖

    圖  4  不同算法的性能

    圖  5  MSA, Offset MSA和Normalized MSA算法的校驗(yàn)子計(jì)算通道結(jié)構(gòu)

    圖  6  Log-bp算法的計(jì)算過(guò)程

    圖  7  Log-bp算法通道實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)

    圖  8  譯碼器總體架構(gòu)

    圖  9  高速譯碼加速器架構(gòu)

    圖  10  移位器架構(gòu)

    表  1  準(zhǔn)循換子碼塊長(zhǎng)度取值

    集指數(shù) (${i_{\rm LS} }$)子碼塊大小集合 ($Z$)
    0{2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256}
    1{3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384}
    2{5, 10, 20, 40, 80, 160, 320}
    3{7, 14, 28, 56, 112, 224}
    4{9, 18, 36, 72, 144, 288}
    5{11, 22, 44, 88, 176, 352}
    6{13, 26, 52, 104, 208}
    7{15, 30, 60, 120, 240}
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  譯碼算法

    　初始化$\forall i,j$，${L^0}\left( {{q_i}} \right) = 2{y_i}/{\sigma ^2}$，${L^0}\left( {{r_{ji}}} \right) = 0$；
    　For 迭代次數(shù)$l$
    　For 每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)$j$
    　${\rm{idx}}$= 與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)$j$相連的所有變量節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；
    　${L_{{\rm{in}}}} = {L^{l - 1}}\left( {{q_{{\rm{idx}}}}} \right) - {L^{l - 1}}\left( {{r_{j,{\rm{idx}}}}} \right)$；//去掉自身產(chǎn)生的外信息
    　${L_{ {\rm{out} } } } = A\lg \,{\rm orithm}\,\left( { {L_{ {\rm{in} } } }} \right)$；//變量節(jié)點(diǎn)對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的更新
    　${L^l}\left( {{q_{{\rm{idx}}}}} \right) = {L_{{\rm{in}}}} + {L_{{\rm{out}}}}$；//變量節(jié)點(diǎn)更新
    　${L^l}\left( {{r_{j,{\rm{idx}}}}} \right) = {L_{{\rm{out}}}}$；//外信息更新
    　End
    　$\forall i$, ${d_i} = {L^l}\left( { {q_i} } \right) > 0$；
    　If $Hd = = 0$
    　Break；
    　end
    　end
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  變量節(jié)點(diǎn)對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新方式

    序號(hào)算法名稱(chēng)更新方式
    1log-bp(BP)$L_{{\rm{out}}}^{{\rm{log - bp}}}\left( {{r_{ji}}} \right) = 2{\tanh ^{ - 1}}\left( {\prod\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} {\tanh \left( {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)/2} \right)} } \right)$
    2MSA$L_{{\rm{out}}}^{{\rm{MSA}}}\left( {{r_{ji}}} \right) = \prod\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} {{\rm{sgn}} \left( {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right)} \bullet \mathop {\min }\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} \left( {\left| {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right|} \right)$
    3Offset MSA(OMSA)$L_{{\rm{out}}}^{{\rm{Offset}}}\left( {{r_{ji}}} \right) = \prod\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} {{\rm{sgn}} \left( {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right)} \bullet \max \left( {\mathop {\min }\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} \left( {\left| {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right|} \right) - \beta ,0} \right)$
    4Normalized MSA(NMSA)$L_{{\rm{out}}}^{{\rm{Norm}}}\left( {{r_{ji}}} \right) = \alpha \prod\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} {{\rm{sgn}} \left( {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right)} \bullet \mathop {\min }\limits_{{i'} \in {V_j}\backslash i} \left( {\left| {{L_{{\rm{in}}}}\left( {{q_{{i'}j}}} \right)} \right|} \right)$
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  通道實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度

    序號(hào)算法組合邏輯寄存器存儲(chǔ)器(bit)
    1log-bp44785768
    2MSA, Offset MSA, Normalized MSA222580
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  5  譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果

    序號(hào)模塊組合邏輯寄存器存儲(chǔ)器(bit)最大時(shí)鐘頻率(MHz)資源占用比例(%)
    1高速譯碼加速器(含存儲(chǔ)器)12445750515393216112.7474
    2log-bp譯碼加速器10901193718432 97.595
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  6  譯碼器吞吐率(Mbps)

    序號(hào)模塊\碼率1/51/25/69/10
    1高速譯碼加速器(含存儲(chǔ)器)29.94119.74598.691077.60
    2log-bp譯碼加速器 2.84 11.37 56.85 102.34
    下載: 導(dǎo)出CSV
  • 3GPP TS 38.212 v15.2.0(2018-06) Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Multiplexing and Channel Coding (Release 15) [S]. 2017.
    BAE J H, ABOTABL A, LIN H P, et al. An overview of channel coding for 5G NR cellular communications[J]. APSIPA Transactions on Signal and Information Processing, 2019, 8: e17. doi: 10.1017/ATSIP.2019.10
    歐陽(yáng)成. 深空通信中LDPC碼編碼方法研究[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2009.
    王博. 低信噪比衛(wèi)星通信中的編碼與解調(diào)技術(shù)研究[D]. [碩士論文], 杭州電子科技大學(xué), 2013.
    朱文君. 實(shí)數(shù)域上的無(wú)速率碼構(gòu)造[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2015.
    HAMIDI-SEPEHR F, NIMBALKER A, and ERMOLAEV G. Analysis of 5G LDPC codes rate-matching design[C]. The IEEE 87th Vehicular Technology Conference, Porto, Portugal, 2018: 1-5. doi: 10.1109/VTCSpring.2018.8417496.
    白薇. 5G通信系統(tǒng)中LDPC編譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2018.
    康丁文. 5G通信系統(tǒng)中高效LDPC譯碼技術(shù)研究[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2019.
    黃福威. 5G-LDPC碼編譯碼器設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2019.
    黃海藝. 低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼改進(jìn)譯碼算法研究[D]. [博士論文], 華南理工大學(xué), 2013.
    田宇. QC-LDPC碼構(gòu)造及其譯碼研究[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2015.
    鄧堤峽. 面向5G通信的LDPC碼譯碼算法研究[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2018.
    ZHOU Yangcan, LIN Jun, and WANG Zhongfeng. Efficient approximate layered LDPC decoder[C]. 2017 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Baltimore, USA, 2017: 1–4. doi: 10.1109/ISCAS.2017.8050908.
    WU Xiaoning, JIANG Ming, ZHAO Chunming. Decoding optimization for 5G LDPC codes by machine learning[J]. IEEE Access, 2018, 6: 50179–50186. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2869374
    DIVSALAR D, DOLINAR S, JONES C R, et al. Capacity-approaching protograph codes[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2009, 27(6): 876–888. doi: 10.1109/JSAC.2009.090806
    安寧. 兼容DVB-S2X標(biāo)準(zhǔn)的全速率高速LDPC譯碼器設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)[D]. [碩士論文], 西安電子科技大學(xué), 2016.
    劉冬培. DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中LDPC碼的編譯碼算法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. [碩士論文], 國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院, 2008.
    袁建國(guó). 高速超長(zhǎng)距離光通信系統(tǒng)中超強(qiáng)FEC碼型的研究[D]. [博士論文], 重慶大學(xué), 2007.
  • 加載中
圖(10) / 表(6)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2020-01-13
  • 修回日期:  2020-07-11
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2020-07-24
  • 刊出日期:  2021-04-20

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