Understanding the Role of LDPC Codes in 5G NR

أما مدونات تعادل القوة الشرائية المنخفضة، فقد اعتُمدت باعتبارها مخطط تدوين القنوات لقنوات البيانات في محطة الإذاعة الجديدة 5G، والاستعاضة عن رموز التربو المستخدمة في 4G LTE. ويقود هذا الانتقال إلى أداء أعلى من خطأ في رموز حركة السيارات بمعدلات عالية من الشفرة ودرجة التوازي التي تنطوي عليها، مما يتيح تحقيق وفورات كبيرة في حجم أجهزة النقل ذات النطاق الترددي المحسن البالغ الصغر والمنخفضة (e)

التحديات الرئيسية في مجال تنفيذ نظام تحديد هوية الأشخاص ذوي الإعاقة

1 - التعقيد واستخدام الموارد

ويُجرى عادةً توزيع مواهب المركبات بواسطة أجهزة قياسية مكررة، وتجاوزها في شكل مقياس للأشعة السينية، وأغلبها يُستخدم في تركيبات متزامنة ذات حجم متزامن، وزيادات متغيرة في حجم المواصفات، وتصل إلى 000 2 وحدة من وحدات الترميز ذات الحجم المتوسط، وتصل إلى 000 2 وحدة من وحدات التخزين المتطورة ذات الحجم التسلسلي.

وثمة تحد آخر في الموارد ينبع من دقة الرسائل الداخلية، إذ أن التخميد عند نقطة التقلب غير عملي بالنسبة للمعدات ذات القدرة المنخفضة؛ وبدلا من ذلك، فإن التمثيلات المحددة النقاط التي تبلغ ٤-٨ أجزاء لكل رسالة شائعة، ومع ذلك، فإن تقليل الأخطاء الكمية في تصميم القنوات ذات الترددات المنخفضة، والأداء المحتمل للخطأ المهين، ومن الضروري إجراء عمليات محاكاة لتحديد الحد الأدنى من البُعد الأدنى للأسعار المضافة للمجموعة الخمس.

2 - استهلاك السلطة

ومن الملاحظ أن كفاءة الطاقة هي أهم قيود على معدات مستخدمي الغازات العاملة بالبطارية، حيث يستهلك مشغلو هذه المركبات الطاقة، بحكم طبيعتها المتكررة، بما يتناسب مع عدد مرات التكرار والنشاط التحويلي في وحدات التجهيز والذاكرة، وقد يحتاج أحد المحاورين النموذجيين إلى 10-20 لتراخيص في نسب منخفضة من الإشارات إلى الأرقام.

وتسود تفكك القوى الديناميكية من خلال دخول الذاكرة، حيث أن الرسائل تُقرأ وتُكتب إلى مصارف حركة عدم الانحياز كل مرة، ويستلزم تخفيض طاقة الذاكرة تقنيات مثل تحديد الساعة، والقبول/الكتابة لمراكز التفتيش المتزامنة في وقت مبكر، والمكتبات المتعددة الألياف للخلايا ذات الجرعة المنخفضة، بينما تُستخدم طاقة التكرير في فترات التصفيد المتقدمة (7 أمتار) أكثر أهمية في فترات انقطاع الكهرباء.

وعلاوة على ذلك، فإن الخوارزمية نفسها تؤثر على السلطة، إذ أن خوارزمية الناتج الإجمالي توفر أفضل أداء ولكنها تنطوي على وظائف فائقة التكلفة حسابيا، وتستخدم معظم عمليات التجهيز التقريبي من الحد الأدنى أو متغيراته (التعويض عن المتغيرات، والمبالغ المطروحة) لتحل محل تحديثات الأرقام القياسية مع تقليل التكاليف والاختلاط.

3- المخرجات والارتطاء

٥ زاي- يستهدف معدل بيانات ذروة ٢٠ غلوباً من أجل الرابط الهزيل وعشرة غيغافات من أجل الوصول إلى هذه القطعة، ويجب على أمين مركز الدراسات المتقدمة أن يجهز مجموعة جديدة من الرموز كل بضع مئات من الثانية، ويجب أن تكون حالة الطوارئ، ولا سيما بالنسبة للاتصالات المنخفضة الموثوقة، على أساس ترتيب عشرات من الثلثيات الدقيقة.

(أ) يمكن زيادة الناتج عن طريق معالجة تكرار متعدد في شكل خط مخطّط، ولكن الأنابيب تُحدث زيادة في حجمها تعادل عدد مراحل خط الأنابيب التي تفصل بين فترة الدوام، وفي حالات التوازي المتوازية تماماً، كثيراً ما يكون المسار الحاسم في شبكة تحديد المسارات التي تربط بين وحدات الأمن العام ووحدات الأوزون الوطنية، ومع تزايد حجم الرموز، يتسبب ارتفاع عدد الإشارات في الوقت المحدد.

4- الاختلاس والتوقيت

وفي إطار هذا النظام، فإن أجهزة الاستنشاق بالذاكرة، وكل عملية تقطع تتطلب تخزين قنوات الاتصال، والرسائل من VN إلىCN، والرسائل من النفثالينات إلى شبكة VN، وأحياناً قيماً داخلية، وكمية من المقاييس المرجعية [(FLT:0)]N() = 26144 قطعة (ملحقة بشبكة BG1) و8 درجات.

5 - المرونة والدعم المتعدد المستويات

5G devices must support a wide range of code rates (from 1/3 to 8/9) and block sizes via rate matching and redundancy versions (RV) for hybrid automatic repeat request (HARQ) - The decoder equipment must accommodate different lifting factors and base graphs without substantial performance loss. Reiguring the decoding schedule (lay frequency vs. flooded) or the number of iterations add channel is varied

الاستراتيجيات الرامية إلى التغلب على التحديات التي تواجه برامجيات

1 - المراكب الموازية والمرئية

ويؤثر اختيار الجدول الزمني تأثيرا عميقا على كفاءة المعدات، ويستكمل الجدول الزمني المزروع جميع رموز الشيكات في وقت واحد، ويزيد من التوازي إلى أقصى حد، ولكنه يتطلب ازدواجية في الرسائل ويؤدي إلى ارتفاع نطاق الذاكرة. ويقلل التزيين المكثف (يسمى أيضا تصفية الطوابق أو الجدول الرأسي) من صف واحد من مصفوفة التحقق من التكافؤ في وقت ما، مما يتيح إعادة استخدام عدد الرسائل المستكملة بسرعة أكبر.

ومن الناحية المعمارية، يجب أن تكون درجة التوازي مطابقة لهيكل المدونة، وبالنسبة لمدونات البلدان النامية غير الساحلية ذات التقلبات الدورية، فإن النهج المشترك يتمثل في القيام فورا بوحدات تجهيز زائير )الوحدة الوطنية للأنواع النووية( واستخدام شبكة تحويلية لمواءمة الرسائل وفقا للتحولات الدورية المحددة في مصفوفة القاعدة، وبتجهيز طبقات الزائير في موازية )التوازي مع المنتجات الفرعية(، يمكن أن يقترب المكون من عملية التصميم الموازية تماما.

(ب) التلاعب داخل كل وحدة معالجة أمر أساسي أيضاً للوفاء بإغلاق التوقيت، فعلى سبيل المثال، قد يكون لدى وحدة من وحدات مكافحة الإرهاب خط أنابيب ثلاثي: رسائل مستنسخة، وقيم دنيا، ونتائج الكتابة، ويجب حساب عمق خط الأنابيب في الجدول الزمني لتجنب مخاطر البيانات، وفي التحلل المطبق، يمكن تداخل تجهيز طبقات متتالية إذا سمح هيكل الذاكرة بقراءة وكتابة نفس العنوان المعروف:

2 - التفريغات الفوقية المغناطيسية والأريثامية

أما المقياس المرجعي المحدد في النقاط الثابتة فهو معيار، ولكن اختيار دقيق للتقدير الكمي أمر حيوي، إذ يستخدم العديد من التصميمات 6-8 أجزاء للحرف LLRs و4-6 أجزاء للرسائل الداخلية، ويمكن تطبيق خوارزمية مصغرة ومشتقاتها (تخفيض حجمها، وتطبيعها من الحد الأدنى) على نحو شامل تقريبا بسبب تدني تعقيدها.

وتتوقف أساليب الإنهاء المبكر عن التزيين عندما يتم اكتشاف كلمة رمزية صحيحة (تدقيق متلازمة) أو عندما تلتقي الرسائل، مما يقلل متوسط القوة والتساهل، لا سيما في منطقة جنوب شرق أوروبا حيث قد يكفي فقط تواتر واحد أو إثنين، ويجب أن يُدمج منطق التحقق من المتلازمة بعناية لتجنب إضافة مسار حرج طويل.

وثمة طريقة أخرى لتحقيق ذلك هي استخدام نهج التزيين الذاتي المصحح ] أو ] القائمة على الموثوقية ]، التي تحجب الرسائل غير الموثوق بها لتحسين التقارب وتقليص عدد مرات التكرار، وتضيف هذه التقنيات رأساً كبيراً على الأجهزة غير ذي قيمة، ولكنها يمكن أن تقلل من الكميات المطلوبة من المعدات بنسبة تتراوح بين 20 و30.

3 - تقنيات إدارة الطاقة

فالتطوير الديناميكي والارتفاع بالتواتر يتيحان للقاضي أن يعمل على مستوى أقل من الفولط وتواتر الساعة عندما لا يكون الجهاز في مرحلة الذروة من خلال الناتج، مما يقلل بشكل كبير من القوة الدينامية، وبما أن هيكل الإطاري للشبكة الوطنية للإنشاءات يضم فترات زمنية مختلفة من البيانات، فإن الشيكولاتة يمكن أن توضع في حالة منخفضة القوة أثناء الرموز العديمة.

وفي حدود الشفرات، يُطبق على مستوى وحدة التجهيز تحديد الوقت: عندما يستكمل عقد الشيك أو العقد المتغير، يمكن تعطيل ساعاته لبقية فترة التكرار، وبالمثل، يمكن وضع مصارف الذاكرة التي لا يتم الوصول إليها في نمط النوم عن طريق التوسيط الكهربائي للاحتفاظ بها، وفي العواصم المتقدمة، يمكن أن تقلل الطاقة المحمصة بنسبة 90 في المائة في المناطق الخردل.

4- استخدام الذاكرة والضغط

والذاكرة هي أحد المساهمين المهيمنين في كل من المجال والسلطة، إذ إن الضغط على تمثيل مصفوفة التعادل يمكن أن يقلل من احتياجات التخزين، وبالنسبة للمدونات شبه الدورية، لا يلزم تخزين قيم التحولات الدورية، وليس المصفوفة الكاملة، مما يوفر مجالا كبيرا من نظم القراءة فقط، أما بالنسبة للرسائل المتحركة المتغيرة، فإن التحديد الكمي التدريجي وتخزين الدلتا، يمكن أن يقلل من عدد قطع الذاكرة لكل رسالة بقطعة الواحدة بقطعة الواحدة بفقدان لا يطاق.

ويقلل الجدول الزمني المفصل في حد ذاته من متطلبات الذاكرة لأنه لا يلزم تخزين سوى قيمة واحدة من الرسائل من النفثالينات إلى شبكة في أي وقت، خلافا للجداول المغرقة التي تتطلب تخزينا لجميع الحواف، مع تحديثات في الموقع لذاكرة البروسيت، فإن الشيكات المطبقات تحتاج عادة إلى 50 في المائة من الذاكرة أقل من الدروع المغرقة.

5 - التصميمات القابلة للتداول والمتعددة الوسائط

ولدعم المجموعة الكاملة من المعايير البرمجية 5G، كثيرا ما ينفذ المصممون هيكلا قابلا لإعادة التشكيل حيث يمكن برمجة اختيار الرسوم البيانية الأساسية، وعامل رفعها، وعدد المضاعفات عن طريق سجلات المراقبة، وترمي وحدات التجهيز إلى معالجة الحد الأقصى للحجم دون القفل (Z=384)، أما الوحدات الصغيرة غير المستخدمة فتتمثل في قوة التشغيل، وشبكة التحول، التي عادة ما تكون متحولة أو ذات نمط متعدد الأشكال، يمكن أن تكون متطابقا مع القيم المركبا.

وتشمل بعض التصميمات المتقدمة شُفرة متعددة الوسائط يمكن أن تعالج كلا من رموز الليبرالية والرموز القطبية (التي تستخدم في قنوات التحكم في 5 زاي) وهذا إعادة استخدام الوحدات الحسابية ينقذ المنطقة ولكنه يضيف تعقيدا في الجدولة والتحكم، وبالنسبة لرقائق اليورانيوم الحساسة من حيث التكلفة، فإن هذا التكامل أصبح شائعا.

الغوريثام المتقدم وآثارهم على البرمجيات الصلبة

وفي حين أن معيار الحد الأدنى مناسب بالنسبة لسيناريوهات عديدة، يواصل الباحثون تطوير خوارزميات محسنة تتيح مبادلات أفضل في الأداء مع تعقيدات، حيث لا تتطلب مخططات متعددة الأطراف تعديلاً دينامياً للمخططات المسروقة استناداً إلى شروط القنوات، مما يتطلب جدولاً صغيراً للبحث، ويمكن لعوامل التطبيع الخاصة بمطالبات تحسين سرعة التقارب، وهناك اتجاه آخر هو

ويجب تقييم تنفيذ هذه الخوارزميات بدقة من أجل المسارات والطاقة الحرجة، فعلى سبيل المثال، قد يؤدي إضافة مضاعف للارتقاء بمستوى الحد الأدنى الطبيعي إلى مضاعفة منطقة وحدة وحدة الاستهلاك من حيث البسيط، ويجب أن تتجاوز الفوائد في تخفيض التكرار تكلفة المعدات، وتستمر التصميمات التجارية كثيرة مع تعويض الحد الأدنى من الاستهلاك بسبب تداولها الأفضل.

الاتجاهات المستقبلية وما بعد 5 زاي

ومع تطور 3GPP نحو 5G-Advanced و6G، ستزداد الطلبات على مزيجات LDPC، وسيظل ارتفاع نطاق الترددات (المسحوق، والفرعية) وحالات الاستخدام الجديدة مثل الاستشعار والاتصال المتكاملين يتطلبان تعييناً بمدخل يتجاوز 100 غيغاغرام، وسيؤدي تحقيق هذه المعدلات إلى دفع هياكل موازية تماماً للرموز الأصغر والهيكلات ذات المستويات العالية للأجهزة المحمولة المرتجلة بالنسبة لمواد الأكبر.

وثمة اتجاه آخر يتمثل في استخدام تدفقات التصميم الآلية للغاية: فالتوليف الرفيع المستوى من نماذج C++ يسمح بالاستكشاف السريع للمبادلات المعمارية، غير أن نظام RTL المجهز باليد لا يزال يهيمن على تصميمات الإنتاج لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة، ويمكننا أن نتوقع المزيد من التكامل بين نواة الديموقراطية المتخصصة ذات النظم الفرعية المجهزة الميسرة للمرونة.

وأخيرا، فإن اعتماد رموز LDPC إلى ما بعد 5G، مثل الاتصالات الساتلية وشبكات الفضاء العميقة، سيستمر في دفع الابتكارات في عمليات التنفيذ ذات القدرة المنخفضة، والتنفيذات العالية النواتج.

خاتمة

إن تنفيذ أجهزة تشفير المواد من طراز LDPC لخمسة G يشكل تحديا متعدد الأوجه يتطلب تصميما دقيقا للخرفقيات والمعدات، ويتفاعل كل من التعقيد، والطاقة، والنبض، والذاكرة، والمرونة في حيز تصميمي مقيد، ومن خلال استخدام أجهزة الاتصال المجزأة، والحساب الأمثل، وإدارة الطاقة المتقدمة، والاختلالات في البيانات القابلة للتعديل، وضع المهندسون أهدافا لا تقبل الصبغة.

For further reading on the 5G NR LDPC standard, refer to the 3GPP specification TS 38.212]. A detailed survey of LDPC decoder structures can be found in ] This IEE paper]. An example of a low-powered decoderT is presented in [4]