5G NR物理层上行控制信道的研究及实现

【摘要】：随着移动用户数的快速增长以及通信技术的快速发展,第五代移动通信(The5th Generation Mobile Communication,5G)系统应运而生。物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)承载着上行控制信息(Uplink Control Information,UCI),是5G系统的一个重要组成部分。本文基于“5G基带信号解调译码设备”项目,通过研究5G物理层协议,对PUCCH的发送端与接收端链路进行设计与实现,论文的主要工作与创新点如下:1.本文通过深入研究3GPP(The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴)Rel-15物理层协议,对5G新无线(New Radio,NR)PUCCH的发送端链路进行了设计。同时,结合第四代移动通信(The 4th Generation Mobile Communication,4G)系统的相关知识,对5G系统PUCCH五种格式的接收端链路进行了设计,并对设计的链路进行了仿真与验证。2.针对极化码串行消除列表比特翻转(Successive Cancellation List bit-Flip,SCLF)译码算法复杂度较高的问题,本文提出了一种基于高斯近似优化的串行消除列表比特翻转(Gaussian approximation optimized Successive Cancellation List bit-Flip,G-SCLF)译码算法。该算法利用高斯近似估计的方法对SCLF译码算法的翻转索引集合进行了优化,删去了翻转索引集合中信道可靠性较高的索引号,减少了SCLF译码算法的翻转次数,降低了复杂度。当信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)为2d B时,新提出的G-SCLF译码算法相较于SCLF译码算法在几乎不损失性能的前提下复杂度降低了约12.9%。3.根据设计内容在数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)上对PUCCH五种格式的发送端与接收端链路进行了实现。针对接收端的信道译码模块,在PUCCH链路环境中对新提出的G-SCLF译码算法进行了实现与测试。为了平衡译码模块的性能与复杂度,在低SNR和高SNR时分别采用CA-SCL译码算法和G-SCLF译码算法。相较于传统译码模块,高SNR时,新译码模块在几乎不增加复杂度的前提下性能提高了约0.13d B,满足了项目需求。