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华为主导的Polar码到底是啥玩意?

作者:时间:2018-08-22来源:OFweek光通讯网 收藏

  今年7月26日,在深圳总部迎来了一场特别的颁奖仪式,创始人任正非亲自给被誉为“之父”的Erdal Arikan教授颁发荣誉奖牌,本次颁奖源于Erdal Arikan教授在方面作出的开创性成绩,以及他对通信行业发展所作出的巨大贡献。

本文引用地址:article/201808/390885.htm

  成5G标准,多年投入终可期

  Polar码又被称作极化码,由来自土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出,Polar码的现世开拓了信道编码的新方向,是世界上第一类在理论上能够达到香农极限的信道编码方法。这种编码方法能够大大提升5G编码的性能,同时减小通信设计的复杂度,有效确保业务质量,对通信行业有着极为深远的意义。

  在2016年11月14日至18日期间,由3GPP组织的一场5G标准探讨会议在美国召开,在本次会议上Polar码被正式钦定为5G在eMBB场景应用方面的控制信道编码方案。在这场标准探讨会议中,话题围绕着3种短码编码方案开展:Turbo码、LDPC码和Polar码,最终Polar码成功战胜了另外两种编码方案,成为本次会议的最终赢家。

  3GPP共为5G定义了三大主要应用场景,分别为eMBB、mMTC和URLLC。其中,eMBB对应的是3D和超高清视频等大流量移动宽带业务;mMTC对应的则是大规模化物联网业务;而URLLC对应的则是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠性连接的业务。三大应用场景均与我们的生活密切相关,潜藏的市场体量巨大。

  Turbo码由法国科学家C.Berrou和A.Glavieux于1993年首次提出,随后被3G和4G标准采纳,与我们当前的日常通信息息相关;LDPC码是由MIT的教授Robert Gallager于1962年提出,这是最早提出的一种最为逼近香农极限的信道编码。不过,由于受到当时技术条件的限制,这种编码难以克服计算上的复杂性,便被长期搁置了起来。随着技术的不断演进,到了1996年,这种编码方式又重新引起通信领域的关注,再后来,LDPC码被WiFi标准所采纳。Polar码由土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出,说来凑巧,Erdal Arikan教授的论文导师正是LDPC码的发明人Robert Gallager教授。

  从2010年开始,华为一直致力于推动将Polar方案作为5G编码方案,是推行这种编码方式的主导企业。多年来,华为一直保持在Polar码技术研发上投入大量资金。5G标准选择了Polar码,对华为来说有着非凡意义,其长期以来的投入终于有望结出丰硕成果。Erdal Arikan教授直言是华为的努力加速了Polar码成为一项业界标准的进程。

  Polar码的意义与未来

  对于5G的未来建设,LDPC码和Polar码均受到了极大关注。其实,不论是LDPC码还是Polar码都不是由高通和华为这些通信企业发明的,那么为什么它们会拥有如此多的相关专利?其实,高通和华为在LDPC码和Polar码方面的专利都是针对编码具体设计而言的,包括编码矩阵构造、IR版本设计和选择等等。

  那么对于日常通信而言,信道编码技术存在的意义在哪里呢?原来,数据通过无线信号在手机和基站间相互传送,由于会受到无线信号干扰、弱覆盖等原因影响,手机发送的数据和基站接收到数据可能会不一致,比如,手机发送的是1 1 0 0 1,而基站接收到的却是1 0 0 0 0,为了纠正错误信号,移动通信系统便引入了信道编码技术。而Polar码作为一种信道编码被外界熟知,可以实现对称二进制输入离散无记忆信道的容量的代码构造方法,具有可实用的线性复杂度编译码能力。

揭秘|华为主导的Polar码到底是啥玩意?

  2016年10月,华为对外公布了在Polar码方面取得的技术突破,在静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定、性能优异,在与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。测试结果表明,使用Polar码编码技术可以同时满足国际电信联盟定义的高速率、低时延和多连接的5G三大类应用需求。

  目前,Polar码已经凭借着自身强大的性能优势,赢得了业界的一致认可,5G的建设进程正在紧张推进中。随着5G时代的到来,以及Polar相关技术的推进,Polar码技术将会更为贴近我们的生活,为5G通信时代贡献出更多力量。



关键词: 华为 Polar码

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