一种5G QC-LDPC编码方法技术

本发明专利技术公开了一种5G QC‑LDPC编码方法，包含：分组步骤，得到两组码块；对两组码块分别执行下述步骤：压缩步骤，将多码块压缩到一个字节中，形成多组包括多字节的数组；校验矩阵裁剪步骤，去除校验矩阵中不需要编码的校验位，再去除为0的填充位所在校验矩阵的列；并行编码步骤，通过指令、校验矩阵裁剪步骤所得裁剪后的校验矩阵，完成对压缩步骤所得数的并行编码；并行交织步骤，对压缩步骤所得数组进行交织；码块级联步骤，通过指令解压压缩步骤中压缩到一个字节中的多码块，并存储进缓存数组中。本发明专利技术涉及的编码方法编码性能能够满足5G系统对实时性和吞吐量的要求，达到甚至在某些场景下优于FPGA方案，而占用的处理器资源非常少。

【技术实现步骤摘要】
一种5GQC-LDPC编码方法
本专利技术涉及QC-LDPC编码领域，尤其涉及一种5GQC-LDPC编码方法。
技术介绍
1、5GLDPC介绍低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheckCode，LDPC)由于其逼近香农限的编码性能和译码算法的低复杂度等特性，近年来被多种无线通信标准所采用，如WiFi(802.11n/11ac)，802.3an，WiMax(802.16e)。3GPP在其制定的5G新空口标准中定义了3中典型通信场景，即增强的移动宽带(EnhancedMobileBroad-Band，EMBB)，超低时延超高可靠性通信(Ultra-ReliableLowLatencycommunication，URLLC)和大规模机器通信(MassiveMachineTypeCommunication，MMTC)。其中，EMBB场景的数据信道采用了一种结构化的LDPC编码方案(QC-LDPC)。下面将介绍5GQC-LDPC的编码过程，包括校验比特的计算，比特选择和比特交织。分别用Z和P表示循环移位矩阵的大小和移位值。对于任意整数P，0≤P≤Z，将Z×Z大小的单位阵I循环右移P次就得到了大小为Z×Z的循环移位矩阵。这种二进制循环移位矩阵是构成5GQC-LDPC的校验矩阵的基本单元，用符号Q(P)表示二进制循环移位矩阵。比如为了描述的简便，使用符号Q(-1)表示相同大小的零矩阵。5GQC-LDPC的校验矩阵H是由GF(2)中的Z×Z循环移位子矩阵构成的分块矩阵，总共包含mb×nb个分块子矩阵。根据3GPP协议38.212的规定，Z的取值被分成8组，如表1所示：表15GNRQC-LDPC校验矩阵子矩阵尺寸表SetIndex(iLS)Setofliftingsizes(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}为了适应各种码率，协议规定了两种结构相似的基本图(basegraph)，分别用BG1和BG2表示。对于BG1，其基本图矩阵HBG大小为mb×nb(mb＝46，nb＝68)；对于BG2，其基本图矩阵HBG大小为mb×nb(mb＝42，nb＝52)；LDPC编码信息位长度为kb×Z，其中kb＝nb-mb；设传输块的长度为A，目标码率为R，基本图根据下述原则选择：若A≤292，或者A≤3824并且或者则选择BG2，否则选择BG1。校验矩阵H∈{HBG1，HBG2}可以分解为六个子矩阵。O是零矩阵，I是单位阵。两个基本图各自对应iLS的8个取值，形成了16种不同的A，C1和C2。两个基本图各自有两种B矩阵，所以一共有4种B矩阵B∈(HBG1_B1，HBG1_B2，HBG2_B1，HBG2_B2}，HBG1_B1对应iLS＝(0)，HBG1_B2对应iLS＝(6)，HBG2_B1对应iLS＝(0)，HBG2_B2对应iLS＝(6)。简便起见，下面将用P表示Q(P)，例如Q(-1)＝-1，Q(0)＝0，Q(1)＝1。2、编码算法将编码码字表示为其中C的每一个元素都是长度为Z的二进制向量。LDPC编码可以用下面的方程描述即①计算pb：针对4种B矩阵分别计算pb，由方程(1)可以得到：其中，表示将循环右移x次得到的结果。令可以得到：②计算pc：根据方程(2)，可以轻易计算出pc：从上面的推导可以看出，由于H矩阵的子矩阵都是单位阵循环移位得到的，子矩阵和长度为Z的信息位分块相乘，等价于该信息位分块直接循环移位，因此，上述计算校验位pb和pc的过程可以总结为：长度为Z的信息位分块的不同循环移位版本在GF(2)上相加(即比特异或)。在大吞吐量场景下，这样的操作所需要的计算资源是巨大的。3、速率匹配比特选择就是将码字C按照3GPP协议38.212规定的规则写入一个长度为Ncb的循环缓存器。为了降低复杂度，协议采用有限长度缓存的速率匹配(LBRM)。若LBRM未使能，则Ncb等于N，其中当基本图为BG1的时候N＝66Z，当基本图为BG2的时候N＝50Z。若LBRM使能，则其中TBSLBRM可根据3GPP协议38.214中的第6.1.4.2中的流程计算出来，所需参数为最大层数Lmax，最大调制阶数Qmax以及最大资源块数量表2和表3分别列出了当Qmax＝6和Qmax＝8时的TBSLBRM与Lmax和的关系。表2TBSLBRM与Lmax和的关系，Qmax＝6表3TBSLBRM与Lmax和的关系，Qmax＝8用G表示TTI内可用于承载传输块的比特容量，L表示层数，Q表示调整阶数，nCB表示码块分割之后的码块数量，速率匹配的输出长度E有两种情况：对于前nCB-mod(G/LQ，nCB)个码块，对于后mod(G/LQ，nCB)个码块，用表示速率匹配的循环缓存器，比特选择之后，循环缓存器中的内容为其中K＝22Z(BG1)或者K＝10Z(BG2)，F是填充比特长度，等于K与码块长度之差。以k0为起始位置从循环缓存器中读取长度为E的非填充比特数据，就完成了比特选择，结果表示为e＝[e0，e1，…，eE-1]。其中k0是用冗余版本rv查询下表得到的。表4k0与rv版本的关系比特选择之后是比特交织，比特交织的结果表示为f＝[f0，f1，...，fE-1]，则e和f的关系为fi+jQ＝eiE/Q+j；其中i∈{0，1，...，Q-1}，j∈{0，1，...，E/Q-1}。最后，完成比特交织的各个码块进行码块级联。随着通用处理器(GeneralPurposeProcessor，GPP)性能越来越强大，在GPP上用软件实现5G无线接入网(RAN)正在成为现实，而这与5G网络对无线接入网灵活性的要求契合。然而LDPC编码的计算开销成为了整个RAN软件化和虚拟化的瓶颈，为了不影响系统的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G QC-LDPC编码方法，其特征在于，包含：/n分组步骤，得到两组码块；/n对两组码块分别执行下述步骤：/n压缩步骤，将多码块压缩到一个字节中，形成多组包括多字节的数组；/n校验矩阵裁剪步骤，去除校验矩阵中不需要编码的校验位，再去除为0的填充位所在校验矩阵的列；/n并行编码步骤，通过指令、校验矩阵裁剪步骤所得裁剪后的校验矩阵，完成对压缩步骤所得数组的并行编码；/n并行交织步骤，对压缩步骤所得数组进行交织；/n码块级联步骤，通过指令解压压缩步骤中压缩到一个字节中的多码块，并存储进缓存数组中。/n

【技术特征摘要】
1.一种5GQC-LDPC编码方法，其特征在于，包含：
分组步骤，得到两组码块；
对两组码块分别执行下述步骤：
压缩步骤，将多码块压缩到一个字节中，形成多组包括多字节的数组；
校验矩阵裁剪步骤，去除校验矩阵中不需要编码的校验位，再去除为0的填充位所在校验矩阵的列；
并行编码步骤，通过指令、校验矩阵裁剪步骤所得裁剪后的校验矩阵，完成对压缩步骤所得数组的并行编码；
并行交织步骤，对压缩步骤所得数组进行交织；
码块级联步骤，通过指令解压压缩步骤中压缩到一个字节中的多码块，并存储进缓存数组中。


2.根据权利要求1所述的一种5GQC-LDPC编码方法，其特征在于，压缩步骤包含：
对分组步骤所得任一组码块中每八个CB分为一组，每个CB内的比特从低位到高位编号为{0，1，2，…，E-1}，将一组中八个CB的相同编号的比特放入对应编号的字节，这E字节形成一组数组。


3.根据权利要求2所述的一种5GQC-LDPC编码方法，其特征在于，对于组内CB不足八个时，每个字节只有部分比特存入，剩余比特置零填充。


4.根据权利要求3所述的一种5GQC-LDPC编码方法，其特征在于，去除校验矩阵中不需要编码的校验位，包含校验位的裁剪：
比特选择在循环缓存中的起始...

【专利技术属性】
技术研发人员：付自刚，廖军，陈阳，甘华强，张一，
申请(专利权)人：成都图迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51