在eMBB場景下，Turbo、LDPC和Polar是候選編碼方案，LDPC是唯一能夠滿足eMBB要求的編碼方案。諾基亞公司針對(duì)eMBB的LDPC設(shè)計(jì)，提出了兩種類型的編碼方案。首先，提出了一種支持高吞吐量的Type1 LDPC方案，以保證信道編碼設(shè)計(jì)的未來兼容性。其次，提出了支持增量式冗余（IR）HARQ的Type2 LDPC方案，并提出將其作為一種UE能力來考慮。

LDPC是一種非常成熟的編碼方案，已經(jīng)被許多其它標(biāo)準(zhǔn)所考慮。與所有其他編碼方案相比，LDPC所具有的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是實(shí)現(xiàn)中編碼方案的靈活性以及具有競爭力的性能。如果實(shí)現(xiàn)要求是支持非常低的能量消耗，LDPC就有能力通過物理優(yōu)化電路來實(shí)現(xiàn)。同樣，如果目標(biāo)是獲得高吞吐量，那么相同的LDPC碼可以用于完全并行化的實(shí)現(xiàn)。LDPC實(shí)現(xiàn)還可以支持更細(xì)粒度的塊大小和碼率。

一般來說，靈活性和實(shí)現(xiàn)效率（考慮到更高的吞吐量和能源效率）是兩個(gè)相互沖突的目標(biāo)。

LDPC有不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格，每一種都有不同的優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，準(zhǔn)循環(huán)（QC：quasi-cyclic）LDPC碼是最真實(shí)的類型，并且與其他變體相比提供較低的編碼/解碼復(fù)雜度。

Type 1模式

本文對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣（PCM：parity check matrix）H使用以下結(jié)構(gòu)，H表示QC-LDPC碼。

eMBB編碼方案支持的塊大小可以分為兩類。

1.基本塊長度

2.可選塊長度

這種方法背后的思想是保證高吞吐量以滿足eMBB的高吞吐量需求。此外，定義這種類型的分離將有助于將來在需要時(shí)改進(jìn)信道編碼規(guī)范。支持代碼塊大小的更細(xì)粒度可以是UE能力，并被分類為選項(xiàng)塊長度支持。

奇偶校驗(yàn)矩陣是為碼率和塊大小設(shè)計(jì)的，如表1所示?？偣灿?8個(gè)PCM。但是，它們的設(shè)計(jì)方式是，1/3、1/2和1/6的碼率屬于單個(gè)PCM系列（例如：編碼系列1.a），而5/6、3/4和2/3的碼率屬于另一個(gè)系列（例如：編碼系列1.b）。此外，通過優(yōu)化重用基本PCM、重復(fù)和以最接近的碼速率從PCM穿孔技術(shù)來支持所有其他碼速率。

更高的編碼速率

PCM相互鏈接，以確保支持多個(gè)代碼速率的實(shí)現(xiàn)工作量最小。通過使用類似的重用方法，ieee802.11ad實(shí)現(xiàn)工作對(duì)所有代碼速率都有非常高的吞吐量。特別地，rate 3/4和2/3 ?PCM重用相應(yīng)的更高速率PCM。相同的程序適用于所有其他塊大小。這也可用于生成PCM或其他碼率，但建議僅用于高于速率?的碼率。

較低的編碼率

對(duì)于較低的速率，PCM之間的關(guān)系相似。rate 1/6的PCM被假定為基本PCM，并且rate 1/3和1/2被生成，提供類似的重用技術(shù)。這種類型的重用將確保將來的兼容性和實(shí)現(xiàn)好處。

對(duì)于eMBB來說，更細(xì)的粒度不是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素，通常會(huì)導(dǎo)致NR系統(tǒng)的過度設(shè)計(jì)。然而，由于LDPC碼能夠通過模提升和許多其它技術(shù)來支持許多碼塊長度，因此可以將一組其它塊大小定義為可選碼塊支持。額外的代碼塊大小可以如下定義，以提供更精細(xì)的粒度，并被視為UE能力。

對(duì)于Type1編碼方案，Chase-combined（CC）HARQ是主要的重傳技術(shù)。允許使用較大TB來支持高數(shù)據(jù)速率，基于LTE循環(huán)緩沖區(qū)的IR-HARQ方案可以消耗大量內(nèi)存，因?yàn)槟复a具有較低的碼速率，并且存儲(chǔ)將在第二傳輸中使用的附加奇偶校驗(yàn)位。此特性對(duì)所有候選編碼都有效。在這里，通過將低速率PCM限制為較短的塊大小來考慮額外的預(yù)防步驟，從而避免不必要的內(nèi)存消耗。所以，只有當(dāng)設(shè)備能夠處理更高的內(nèi)存需求時(shí)，才會(huì)支持增量冗余（IR）HARQ方案。一如既往，UE能力特征應(yīng)通過RRC信令指示給基站。

Type2模式

在Type2方案中提出了IR-HARQ支持。當(dāng)吞吐量要求適中，內(nèi)存要求可控時(shí)，IR-HARQ的增益可以實(shí)現(xiàn)。這是不是綁定到所有UE的可選特性，并且有能力的UE可能能夠支持該特性。這里有兩種方案：

方案一

速率兼容PCM是基于圖3（a）所示的幾個(gè)子組件設(shè)計(jì)的。用于第一次變速器的動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊（動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊）可以是前面描述的Type1動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊。子組件A通過簡單修改重用D的行/列來定義，例如稀疏性和循環(huán)移位，如圖3（b）中的示例，子組件Z可以是零矩陣，I可以是單位矩陣。其基本思想是在滿足Type1編碼方案性能的前提下，生成一個(gè)碼率較低的母碼。速率兼容的母PCM可以用來支持IR-HARQ。例如，當(dāng)[D P]等于為rate 2/3定義的、編碼塊大小為5040的PCM時(shí)，速率兼容PCM的速率和維數(shù)為速率?，編碼塊大小為7560，在第二次傳輸中，我們最多可以傳輸2520位。實(shí)際上，A的生成可以通過基于任何優(yōu)化PCM的簡單修改來生成，例如前面章節(jié)中的多個(gè)系列的PCM。

方案二

增加增量信息的另一種方法是根據(jù)重疊的PCM傳輸新的奇偶校驗(yàn)位，而不是擴(kuò)展原來的PCM。重疊的PCM是通過向主要使用的PCM添加多個(gè)權(quán)重重疊來生成的，從而將其轉(zhuǎn)換為“weight 2”PCM。IR比特通過改變IR級(jí)之間的重疊權(quán)重來實(shí)現(xiàn)。獲得一組新的奇偶校驗(yàn)位，將其發(fā)送到接收側(cè)以幫助初始碼字解碼。根據(jù)重疊的位置，除了初始方比特之外，還可以獲得新的奇偶校驗(yàn)比特的全部或部分集合，因此，允許根據(jù)可用的重傳資源來調(diào)整重傳比特的量。一個(gè)例子如圖4所示。

對(duì)于Type2方案，使用與Type1方案中所解釋的類似的方法來提供關(guān)于塊大小的更細(xì)粒度。

代碼設(shè)計(jì)和經(jīng)得起未來考驗(yàn)的靈活性

NR?eMBB的LDPC碼在大多數(shù)LTE?MCS情況下必須優(yōu)于LTE?Turbo碼。這意味著NR?LDPC碼設(shè)計(jì)必須支持所有LTE?MCS情況和額外的MCS，以滿足NR?eMBB需求，優(yōu)于LTE編碼方案，并在衰落信道和高速等NR環(huán)境中獲得良好的性能。

NR方案與迄今為止采用LDPC碼的無線系統(tǒng)非常不同。例如，11-n LDPC碼僅支持碼速率和碼長的12種組合，其中碼速率高于1/2并且碼長相對(duì)較小?，F(xiàn)有的LDPC碼不能直接用于NR情況，因?yàn)樗鼈儾贿m合在整個(gè)NR情況下進(jìn)行距離和長度自適應(yīng)。

類11-n LDPC碼

華為提出一個(gè)類似11-n的LDPC碼設(shè)計(jì)，它涉及一個(gè)類似于raptor的基矩陣擴(kuò)展。華為并對(duì)該方案進(jìn)行了仿真，并將20次迭代的分層最小和LDPC解碼器與8次迭代的MLM?Turbo解碼器進(jìn)行了比較。結(jié)果，如圖5-6所示，8次迭代MLM?Turbo解碼器優(yōu)于11-n類LDPC方案的所有碼長和碼率。

對(duì)于rate1/3和8/9，LDPC碼和LTE?Turbo碼之間的性能差距相對(duì)較小，但是對(duì)于rate1/2和2/3之間，它變得更寬。這種碼速率范圍是NR場景中的典型情況。

ME-LDPC碼

華為提出的ME-LDPC碼設(shè)計(jì)涉及一組設(shè)計(jì)良好的基矩陣，以支持所有LTE MCS情況。為了對(duì)該方案有一個(gè)全面的了解，需要更多的代碼設(shè)計(jì)和速率匹配方案的細(xì)節(jié)。

圖1顯示了實(shí)現(xiàn)0.01的目標(biāo)BLER所需的SNR與8位粒度的信息塊長度。黑色曲線指的是類似11-n的LDPC設(shè)計(jì)。從結(jié)果可以看出，有一些信息塊長度的性能大大下降。由于存在這種性能嚴(yán)重下降的塊長度，因此在不影響細(xì)粒度要求的情況下設(shè)計(jì)LDPC編碼方案是一個(gè)挑戰(zhàn)。

IR-HARQ

在NR eMBB場景的宏小區(qū)中，某些UE可能比室內(nèi)或短范圍系統(tǒng)（如WiFi場景）經(jīng)歷更糟糕的信道條件。在這種情況下，需要HARQ來提高接收性能。有時(shí)需要兩個(gè)以上的傳輸來確保良好的通信質(zhì)量和大覆蓋率。在對(duì)LDPC IR-HARQ進(jìn)行了深入研究的基礎(chǔ)上，指出LDPC的性能與嵌入式PCM設(shè)計(jì)密切相關(guān)，而嵌入式PCM設(shè)計(jì)也應(yīng)支持細(xì)粒度。LDPC IR-HARQ的第2甚至第3個(gè)傳輸?shù)男阅茉鲆媾cTurbo碼相比幾乎沒有。

目前只有最小和（MS：Min-Sum）LDPC譯碼算法已經(jīng)在商用芯片上實(shí)現(xiàn)。華為認(rèn)為使用MS譯碼器評(píng)估LDPC的性能是很重要的，因?yàn)镾P譯碼器和MS譯碼器的性能是不同的。

MS解碼器似乎對(duì)一些實(shí)現(xiàn)參數(shù)敏感，例如MS的類型、用于縮放的歸一化因子、偏移，尤其是迭代次數(shù)。在低碼率和短信息塊長度的情況下，MS和SP譯碼器都需要更多的迭代來收斂性能。圖6顯示了MS和SP解碼器的性能，以及使用不同迭代次數(shù)時(shí)的性能。

LDPC解碼器實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)極高的功率和硬件效率。這些實(shí)現(xiàn)大多與為802.11ad、802.11n和10GBaseT（802.3）設(shè)計(jì)的LDPC碼有關(guān)。這些方案在靈活性、碼率、碼長、信噪比范圍、無線信道、工作信噪比等方面都與NR方案不同。因此，不能證明NR場景中的類似高效LDPC解碼設(shè)計(jì)是合理的。例如，ME-LDPC碼具有比802.11n LDPC碼更大的列權(quán)重，這將減慢解碼器的收斂，從而增加復(fù)雜性和時(shí)延，并且總體上降低實(shí)現(xiàn)效率。為了評(píng)估LDCP碼實(shí)現(xiàn)的可行性，有必要考慮解碼器的參考設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上評(píng)估性能和實(shí)現(xiàn)效率。