華為拿下5G時(shí)代系誤讀！Polar Code距離5G標(biāo)準(zhǔn)究竟還有多遠(yuǎn)？

　　2016年11月18日，在美國內(nèi)華達(dá)州里諾剛剛結(jié)束的3GPP RAN1#87次會議上，經(jīng)過與會公司代表多輪技術(shù)討論，國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP最終確定了5G eMBB（增強(qiáng)移動寬帶）場景的信道編碼技術(shù)方案，其中：Polar Code碼作為控制信道的編碼方案；LDPC碼作為數(shù)據(jù)信道的編碼方案。

　　中國標(biāo)準(zhǔn)研究新進(jìn)展

　　編碼和調(diào)制是無線通信技術(shù)中最核心最深?yuàn)W的部分，被譽(yù)為通信技術(shù)的皇冠。有媒體評論認(rèn)為，TD-SCDMA是中國通信技術(shù)第一次跟上了世界的腳步。而TD-LTE技術(shù)的發(fā)展，中國通信技術(shù)第一次成為了世界的主流技術(shù)之一，但其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼，卻不是中國原創(chuàng)的技術(shù)。

　　此次以華為為核心代表、由中國主導(dǎo)推動的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標(biāo)準(zhǔn)方案，是中國在5G移動通信技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化上的重要進(jìn)展。

　　工信部曾在今年2月份透露，中國與國際同步啟動5G研發(fā)工作，一是建立協(xié)同工作機(jī)制。我國的多個(gè)企業(yè)、高校和科研院所共同成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組，開展5G需求、技術(shù)、頻譜、標(biāo)準(zhǔn)等研究工作。二是開展5G研發(fā)，這里面有很多的企業(yè)、大學(xué)投入了大量的資源，全面開展5G各領(lǐng)域的研發(fā)。三是加強(qiáng)國際合作，目前我國的一些大學(xué)和科研院所已經(jīng)與很多的國家建立了多渠道、多層次的對接合作關(guān)系，我部將積極支持國內(nèi)外企業(yè)開展研發(fā)合作，為新一代移動通信技術(shù)發(fā)展共同貢獻(xiàn)力量。根據(jù)總體的部署，中國的5G基礎(chǔ)研發(fā)試驗(yàn)將在2016年-2018年進(jìn)行，分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行。

　　預(yù)計(jì)2020年中國啟動5G商用。愛立信、諾基亞、華為、中興、三星等企業(yè)已針對部分5G關(guān)鍵技術(shù)研制出概念樣機(jī)。

　　什么是Polar Code？

　　1948年，現(xiàn)代信息論的奠基人香農(nóng)發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)理論》，標(biāo)志著信息與編碼理論這一學(xué)科的創(chuàng)立。根據(jù)香農(nóng)定理，要想在一個(gè)帶寬確定而存在噪聲的信道里可靠地傳送信號，無非有兩種途徑：加大信噪比或在信號編碼中加入附加的糾錯(cuò)碼。

　　（克勞德艾爾伍德香農(nóng)）

　　LDPC碼即低密度奇偶校驗(yàn)碼（LowDensity Parity Check Code，LDPC），它是由Robert G.Gallager博士于1963年提出的一類具有稀疏校驗(yàn)矩陣的線性分組碼，不僅有逼近香農(nóng)極限的良好性能，而且譯碼復(fù)雜度較低、結(jié)構(gòu)靈活，是近年信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。LDPC碼之前被廣播系統(tǒng)、家庭有線網(wǎng)絡(luò)、無線接入網(wǎng)絡(luò)等通信系統(tǒng)所采用，此次是其第一次進(jìn)入3GPP移動通信系統(tǒng)。

　　Polar碼則是編碼界新星，是由土耳其畢爾肯大學(xué)（bilkent）Erdal Arikan教授于2008年首次提出，其論文從理論上第一次嚴(yán)格證明了在二進(jìn)制輸入對稱離散無記憶信道下，極化碼可以“達(dá)到”香農(nóng)容量，并且有著低的編碼和譯碼復(fù)雜度。

　　目前，極化碼是唯一可理論證明達(dá)到香農(nóng)極限，并且具有可實(shí)用的線性復(fù)雜度編譯碼能力的信道編碼技術(shù)。極化碼構(gòu)造的核心是通過“信道極化”的處理，在編碼側(cè)，采用編碼的方法使各個(gè)子信道呈現(xiàn)出不同的可靠性，當(dāng)碼長持續(xù)增加時(shí)，一部分信道將趨向于容量接近于1的完美信道（無誤碼），另一部分信道趨向于容量接近于0的純噪聲信道，選擇在容量接近于1的信道上直接傳輸信息以逼近信道容量。在譯碼側(cè)，極化后的信道可用簡單的逐次干擾抵消譯碼的方法，以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度獲得與最大自然譯碼相近的性能。

　　早在3GPP討論前，PolarCode（極化碼）便在中國IMT-2020 （5G）推進(jìn)組5G第一階段外場測試中進(jìn)行了測試，包括靜止和移動場景的性能。

　　測試結(jié)果顯示，通過極化編碼的使用和譯碼算法的動態(tài)選擇，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了短包（大連接物聯(lián)網(wǎng)場景）和長包（高速移動場景，如自動駕駛等低時(shí)延要求）場景中穩(wěn)定的性能增益，使現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率提升10%，還與毫米波結(jié)合達(dá)到27Gbps的速率，實(shí)測結(jié)果證明極化碼可以同時(shí)滿足ITU的超高速率、低時(shí)延、大連接的移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)三大類應(yīng)用場景需求。

　　中國公司對Polar碼的潛力有共識，并投入了大量研發(fā)力量對其在5G應(yīng)用方案進(jìn)行深入研究、評估和優(yōu)化，在傳輸性能上取得突破。