【5G NR】【一文读懂系列】移动通讯中使用的信道编解码技术-NR编解码LDPC和Polar概述(一)

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NR LDPC和Polar编码技术概述

LDPC（低密度奇偶校验码）

LDPC 工作原理

LDPC 应用场景：

LDPC 与其他编码技术相比的优势：

Polar 极化码

Polar 工作原理

Polar 应用场景：

Polar 与其他编码技术相比的优势：

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NR LDPC和Polar编码技术概述

在5G NR（新无线）标准中，LDPC（低密度奇偶校验码）和Polar(极化码)编码技术是两种关键的信道编码方案，它们分别在不同的传输场景中发挥着重要作用。以下是对这两种编码技术的详细解释，包括它们的工作原理、在5G NR中的应用场景，以及与其他编码技术相比所具有的优势。

LDPC（低密度奇偶校验码）

LDPC 工作原理

LDPC编码是一种线性分组码，其核心是通过一个稀疏的校验矩阵（H矩阵）来定义编码规则。这个矩阵的特点是其中大部分元素为0，只有少数元素为1，因此称为“低密度”。编码过程中，原始信息比特通过与校验矩阵的运算（通常是异或运算），生成包含冗余比特的编码数据。这些冗余比特用于在接收端检测和纠正传输错误。

LDPC 应用场景：

在5G NR中，LDPC编码广泛应用于数据信道（如PDSCH和PUSCH），用于传输用户数据和部分控制信息。由于其高效的纠错能力和较低的解码复杂度，LDPC编码特别适合处理大数据块和高吞吐量的传输场景。

LDPC 与其他编码技术相比的优势：

1. 高纠错能力：LDPC编码能够纠正较高比例的错误比特，提供更高的传输可靠性。
2. 低解码复杂度：尽管LDPC编码的校验矩阵很大，但由于其稀疏性，实际的解码过程可以在较低的计算复杂度下实现。
3. 灵活性：LDPC编码可以根据不同的应用场景和需求进行定制，包括调整码长、码率和纠错能力等。

Polar 极化码

Polar 工作原理

Polar编码是一种基于信道极化的编码技术。它通过将信道划分为多个极化子信道，并利用这些子信道的不同可靠性来传输信息比特。Polar编码的核心思想是利用信道极化现象，将原始信道转化为一系列极化子信道，其中一部分子信道具有高可靠性，用于传输信息比特；另一部分子信道具有低可靠性，用于传输固定比特或作为冗余比特。

Polar 应用场景：

在5G NR中，Polar编码主要用于控制信道（如PBCH、PDCCH和PUCCH），用于传输关键的控制信息和信令。由于其优异的纠错性能和较低的实现复杂度，Polar编码特别适合处理短数据包和低延迟的传输场景。

Polar 与其他编码技术相比的优势：

1. 优异的纠错性能：Polar编码能够在较短的码长下实现接近香农限的性能，提供更高的编码增益。
2. 低实现复杂度：Polar编码的编码和解码过程具有较低的计算复杂度，有利于硬件实现和降低功耗。
3. 适用于短数据包传输：Polar编码特别适合处理短数据包传输场景，如物联网（IoT）设备和机器类型通信（MTC）等。

综上所述，LDPC和Polar编码技术在5G NR中分别针对不同的传输场景和需求发挥着重要作用。LDPC编码以其高纠错能力和低解码复杂度适用于大数据块和高吞吐量的传输场景；而Polar编码则以其优异的纠错性能和低实现复杂度适用于短数据包和低延迟的传输场景。这两种编码技术的结合使得5G NR能够在不同的传输场景下提供更高的可靠性和效率。