介绍

为5G NR通信系统的控制通道的信道编码技术选择极性代码已证明Arikan的优点[1]发现并将在商业系统中建立其应用[6.]。基于信道极化的概念，这种新的编码族是容量实现，而不是仅仅接近容量。它具有比LDPC和turbo码更好或相当的性能，取代了用于控制信道的LTE系统中使用的尾咬卷积码。应用于增强移动宽带(eMBB)用例的下行和上行控制信息(DCI/UCI)，以及广播信道(BCH)。或者，将eMBB数据通道的信道编码方案指定为适用于所有块大小的灵活LDPC。

此示例突出显示组件，以使使用QPSK调制在AWGN通道上启用极性编码下行链路仿真。在以下部分中，各个极性编码组件进一步详细说明。

s = rng (100);%在RNG中添加可重复性种子

指定用于模拟的代码参数。

%代码参数k = 54;%消息长度，以比特表示，包括CRC, K > 30E = 124;％速率匹配的输出长度，E <= 8192EbNo = 0.8;dB中% EbNoL = 8;%列表长度，2的幂，[1 2 4 8]numFrames = 10;要模拟的帧数linkdir =“DL”;%链路方向:下行('DL')或上行('UL')

极性编码

以下示意图详细说明了下行链路的发送端处理，其中具有相关组件及其参数突出显示。

对于下行链路，输入比特在极性编码之前被交错。因此，附加在信息比特结束时的CRC位用于CA极性方案。该交错未为上行链路指定。

极性编码使用一种不依赖信噪比的方法，其中每个子通道的可靠性离线计算，并以最大编码长度存储有序序列[6.]。极码的嵌套属性允许此序列用于任何码率和小于最大码长的所有码长。

这个序列是根据给定的速率匹配输出长度计算的，E.和信息长度，K.，通过函数nrPolarEncode，它实现了输入的非系统编码K.比特。

如果strcmpi (linkDir“DL”）％下行链路场景（k> = 36，包括CRC位）crcLen = 24;第5.1节，[6]，DL的CRC位数poly =.'24C';％CRC多项式NPC = 0;％奇偶校验比特数，第5.3.1.2节，[6]nMax = 9;2^n的最大值，第7.3.3节[6]iIL = true;％交错输入，第5.3.1.1节，[6]Ibil = false;％交错编码位，第5.4.1.3节，[6]其他的%上行场景(K > 30，含CRC位)Crclen = 11;poly =.'11';NPC = 0;nmax = 10;iil = false;Ibil = true;结束

以下示意图详细说明了上行链路的发送端处理，用于有效载荷大小大于19.位和没有代码块分段，相关组件及其参数突出显示。

速率匹配和速率恢复

极位编码集(N)被匹配到输出指定的比特数(E.)进行资源元素映射[7.]。编码位是子块交错和传递到一个长度的循环缓冲区N。取决于所需的代码速率和所选的值K.那E.,N，或重复(E > = N)，以及刺穿或缩短(E < N通过从缓冲区读取输出位来实现。

对于下行链路，所选的位被传递到调制映射器，而对于上行链路，它们在映射之前进一步交错。该函数实现了速率匹配处理nrRateMatchPolar。

在接收端，对每个病例完成速率恢复

速率恢复处理由该功能实现nrRateRecoverPolar。

r = k / e;%有效码率个基点= 2;每个符号%位，1表示BPSK, 2表示QPSKEsNo = EbNo + 10*log10(bps);snrdB = EsNo + 10*log10(R);在dB %noisevar = 1./(10. ^(snrdb/10））;%的通道chan = comm.awgnchannel（'noisemethod'那“方差”那“方差”，诺斯瓦尔）;

极地解码

下行链路（DCI或BCH）或上行链路（UCI）消息比特的隐式CRC编码决定了CRC辅助连续取消列表解码（CA-SCL）的使用[3.]作为信道解码器算法。众所周知，CA-SCL解码可以优于涡轮增压器或LDPC代码[4.这是3GPP采用极性编码的主要因素之一。

Tal & Vardy [2用可能性(概率)描述SCL解码算法。然而，由于底流的存在，固有计算在数值上是不稳定的。为了克服这个问题，刺激等。(5.]仅提供Log-似然比（LLR）域中的SCL解码。列表解码的特征在于L.参数，该参数表示保留的最可能解码路径的数量。在解码结束时，最可能的代码路径L.路径是解码器输出。作为L.增加时，解码器的性能也会得到改善，但是会产生递减的效果。

对于连接到CRC的输入消息，如果至少有一个路径具有正确的CRC, CA-SCL解码将删除CRC无效的任何路径。与SCL译码相比，对最终路径选择的额外了解进一步提高了性能。下行链路的CRC值为24位，上行链路的CRC值为6位和11位，根据值的不同而不同K.。

解码器由函数实现nrpolardecode.，它支持所有三种金宝appCRC长度。解码器功能还包括在输出解码位之前，在发送端为下行链路指定的输入位交错。

％错误计数量= comm.ErrorRate;

帧处理循环

本节展示如何在块错误率(BLER)模拟中使用前面描述的极性编码组件。仿真链接在下面的示意图中突出显示。

对于处理的每一帧，执行以下步骤:

在仿真的最后，给出了BLER和BER这两个性能指标。

numwrr = 0;为我= 1:numFrames％生成一个随机消息msg = randi([0 1]，K-crcLen,1);%将CRCmsgcrc = nrCRCEncode(味精,保利);%极性编码encout = nrpolarencode（msgcrc，e，nmax，iil）;n =长度（封端）;%的速度匹配modIn = nrRateMatchPolar (encOut K, E, iBIL);%调节modout = nrsymbolmodulate（modin，“正交相移编码”);％添加白色高斯噪音陈rSig = (modOut);%软解调rxLLR = nrSymbolDemodulate (rSig,“正交相移编码”，诺斯瓦尔）;%的速度恢复decIn = nrRateRecoverPolar (rxLLR K N, iBIL);%极地解码decBits = nrPolarDecode (decIn K、E、L、nMax iIL, crcLen);比较味精和解码位errStats = ber(double(decBits(1:K-crcLen))， msg);numferr = numferr + any(decBits(1:K-crcLen)~=msg);结束disp (['块错误率:'num2str（numwrr / numframes）......，误码率:num2str（errstats（1））......'，在SNR = 'num2str (snrdB)' D b')提高(年代);%恢复RNG

在信噪比= 0.20002 dB时，块错误率为0，误码率为0

结果

为了得到有意义的结果，模拟必须运行更长的时间。使用脚本将上述处理封装成一个支持c代码生成的函数，在使用QPSK调制的两个链路方向上，给出了以下不同码率和消息长度的结果。金宝app

以上结果是通过仿真得到的，对于每个信噪比点，以先发生的为准，误差可达1000帧，最大可达100e3帧。

BLER性能结果表明极性代码在通信链路中的适用性及其隐式支持在比特级粒度下的速率兼容性。金宝app

对组件使用c代码生成工具减少了执行时间，这是模拟的一个关键关注点。c代码生成是由MATLAB编码器™启用。

总结与进一步探索

本例突出显示了3GPP为新的无线电控制信道信息(DCI, UCI)和广播信道(BCH)指定的一种极坐标编码方案(CRC-Aided polar)。它显示了处理的所有阶段(编码、速率匹配、速率恢复和解码)组件的使用，并在AWGN信道上与QPSK的链接中使用它们。不同码率和消息长度的突出性能结果表明，在参数和模拟假设的变化范围内，与公布的趋势一致。

探索简单的参数变化（K.那E.那L.)以及它们对布勒表现的影响。极性编码功能以开放的MATLAB®代码的形式实现，使其既适用于下行/上行控制信息，也适用于广播信道。CA-Polar方案适用于这两种情况

指建模下行控制信息和NR同步程序例如，在DCI和BCH函数中分别使用极坐标编码函数。

突出的极性编码功能还支持奇偶校验极性编码构造和编码。金宝app适用于UCI载荷范围内的上行链路18 <= k <= 25。这是支持上行控制金宝app编码功能nrUCIEncode和nrUCIDecode，其中包括代码块分割以及适当的值K.和E.。

选定的参考文献