5G通信环境下兼顾灵活性和复杂度的LDPC编译码技术研究

LDPC code was agreed as the channel coding scheme for 5G eMBB data channel at the 3GPP TSG RAN1 #86/87 meetings, taking complexity and flexibility into account. Research work involved in this project mainly includes: 1) with the properties of the finite field and finite geometry, LDPC encoding/construction schemes are investigated based on the unvaried-rank technology, which can be easily implemented by simple feedback shift registers. Resulting codes can provide good flexibility in choice of code rate, code length, girth and size of field; 2)one-bit passing/exchanging binary majority-logic decoding (MLGD) technologies are investigated based on syndrome message; 3)non-binary bit-reliability based (BRB) LDPC decoding techniques are investigated based on 2-dimention extrinsic information scaling and the main parameters, such as the decoding performance, convergence rate and error floor are analyzed; 4)non-binary message-passing (MP) LDPC decoding techniques as well as the efficient performance/complexity tradeoff schemes are studied based on check-node subset and finite-order message truncation; 5)soft/hard-ware simulation systems are established to verify the quantization/coding/decoding schemes presented in this project.

LDPC码已被选为5G-eMBB通信环境下数据信道的编码方案，其编码/译码实现的灵活性（flexibility）和复杂度（complexity）尤为受到关注。基于此，本项目致力于研究高灵活性的LDPC编码构造以及低复杂度的二元/多元LDPC译码等相关理论与技术。主要研究内容包括：1)基于恒秩变换技术，研究在码率/码长/围长和有限域阶上具有高灵活性的LDPC编码构造方法；2)研究基于单比特传递/交换的MLGD类二元LDPC译码技术；3)研究基于二维外信息修正的BRB类多元LDPC译码技术，分析译码性能、收敛速度和错误平层等关键指标；4)研究基于校验节点子集和有限阶信息截断准则的MP类多元LDPC译码技术，设计高效的性能/复杂度折中方案；5)搭建软/硬件平台，对项目提出的量化/编码/译码方案进行仿真和测试。

LDPC码是未来移动通信，包括5G/6G等通信系统中最为重要的信道编码方案之一。这些系统对信道编码/译码的灵活性（flexibility）和复杂度（complexity）提出严格的要求。本项目正是在此背景下展开研究的。本项目的主要研究目标是探讨和设计具有高灵活性的LDPC编码构造以及低复杂度的二元/多元LDPC译码等相关理论与技术。主要研究内容包括：1)基于恒秩变换技术，研究在码率/码长/围长和有限域阶上具有高灵活性的LDPC编码构造方法；2)研究基于单比特传递/交换的MLGD类二元LDPC译码技术；3)研究基于二维外信息修正的BRB类多元LDPC译码技术，分析译码性能、收敛速度和错误平层等关键指标；4)研究基于校验节点子集和有限阶信息截断准则的MP类多元LDPC译码技术，设计高效的性能/复杂度折中方案；5)搭建软/硬件平台，对项目提出的量化/编码/译码方案进行仿真和测试。..在研究期内，本项目按照既定的研究计划，较好地完成了计划书中所拟定的主要研究内容。特别地，我们提出了一系列兼顾性能和复杂度的二元/多元LDPC码译码算法以及新颖的基于能耗的复杂度评判准则。在极化码方面，提出若干码长灵活可变且性能优秀的速率兼容缩短极化码(RCSP) 构造理论和方法，并探讨了极化码在HARQ系统中的应用问题。本项目共发表学术论文21篇，申请国家发明专利7件（其中3件已经获得授权）。项目的研究成果能够为5G/6G通信环境下的信道编译码理论和方法提供重要参考。