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5G采纳华为力挺的Polar码?听通信工程师说点真话

2016-11-21不详佚名

Polar码被采纳为5G eMBB场景的控制信道编码,这两天连续被这条消息刷屏,连吃瓜群众都直呼好爽。

然而,随着媒体报道的持续发酵,真相在口口相传中变了形,不乏夸大不实之嫌,小编终于坐不住了,也想吐露点心里话,希望尽可能站在客观的角度,在这个浮躁的世界里发出一点微不足道的声音,一个通信工程师的声音。

事件经过我们再回溯一遍…

2016年11月14日至18日期间,3GPP RAN1 #87会议在美国Reno召开,本次会议其中一项内容是决定5G短码块的信道编码方案,其中,提出了三种短码编码方案:Turbo码、LDPC码和Polar码。

关于这三种编码方案之争,这已经是5G标准的第二次较量。在2016年10月14日葡萄牙里斯本举行的会议上,LDPC码战胜了Turbo码和Polar码,被采纳为5G eMBB场景的数据信道的长码块编码方案

在这个背景下,这一次关于短码块编码方案的争论更为激烈。因为LDPC码已经拿下一局,出于实施复杂性考虑,整个移动通信系统采用单一的编码方案更利于5G部署,比如,3G和4G采用的是Turbo码,估计会有更多人支持LDPC码。

这样一来,主要由美国企业主导的LDPC码有可能一统5G天下,而华为等中国企业主导的Polar码将前功尽弃。

由于抛弃Turbo码的呼声较大,在上次会议失利之后,可以说Turbo码基本大势已去,本次5G编码之争最终演变为Polar码和LDPC码之间的拳击争霸赛,一场中美拳击争霸赛。

5G采纳华为力挺的Polar码?听通信工程师说点真话

最终,经过连续熬夜的激战后,Polar码终于在5G核心标准上扳回一局,成为5G eMBB场景的控制信道编码方案

5G采纳华为力挺的Polar码?听通信工程师说点真话

自此,经过两次激战,在5G eMBB场景上,Polar码和LDPC码二分天下,前者为信令信道编码方案,后者为数据信道编码方案。Polar码和LDPC码一起历史性的走进蜂窝移动通信系统,而在3G和4G时代陪伴我们多年的Turbo码再输一局,留下了落魄而孤寂的背影。

这确实是一个令人振奋的消息,如果说用力挽狂澜来形容,我觉得并不为过。

这对于主导Polar码的华为和中国企业绝对利好,毕竟,多年在Polar码上研发投入终于有了盼头。

但是,我们看到有些媒体的报道,恕我直言,太过浮夸。

1、不是“拿下5G时代”

在5G eMBB场景上,Polar为信令信道编码方案,LDPC码为数据信道编码方案,最多叫平分秋色。同时,后面还有很多路要走。

我们在前文中提到的eMBB场景不过是5G应用的其中一个场景。3GPP定义了5G三大场景:eMBB、mMTC和URLLC。eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务,mMTC对应的是大规模物联网业务,而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。

本次采纳的编码方案是针对其中eMBB场景,后续还将决定URLLC场景下的信道编码方案,最后再决定mMTC场景(估计在2017年第一季度)。

尽管此次采纳Polar码为后续标准话语权打下了坚实的基础,但革命还未成功,同志仍需努力。

2、Polar码不是华为的,LDPC也不是高通的

这要从信道编码的历史说起。

Turbo码是由法国科学家C.Berrou和A.Glavieux发明。从1993年开始,通信领域开始对其研究。随后,Turbo码被3G和4G标准采纳。

LDPC码是由MIT的教授Robert Gallager在1962年提出,这是最早提出的逼近香农极限的信道编码,不过,受限于当时环境,难以克服计算复杂性,随后被人遗忘。直到1996年才引起通信领域的关注。后来,LDPC码被WiFi标准采纳。

Polar码是由土耳其比尔肯大学教授E. Arikan在2007年提出,2009年开始引起通信领域的关注。

简而言之,信道编码是数学家们原创出理论,通信就是跟着数学家们跑,在他们的理论基础上不断研究试验,使之落地于实际应用。

为什么有些公司力挺Polar码,有些公司力挺LDPC码?这就像下赌注,看中了某种编码技术,就开始对其研究,一旦赌赢了,那么我的研究成果就能快速落地应用,一旦输了,只能从头再来。

比如,华为选择了Polar码,5G也选择了Polar码,这就意味着华为在5G领域更具影响力。当然,在研究中,一定也积累了不少专利。

所以,尽管这次Polar码赢了,但个人以为,媒体们不能因为太过兴奋而忽略了数学家们的贡献,更不能张冠李戴,有些东西是没有国界的。

3、为何5G采纳了Polar码?

这个小标题应该叫:5G为何采纳了Polar码和LDPC码?又为何放弃了Trubo码?

先从什么叫信道编码说起。

当我们拿起手机刷朋友圈时,数据通过无线信号在手机和基站间传送。由于受到无线干扰、弱覆盖等原因影响,我们手机发送的数据和基站接收到数据有时会不一致,比如,我们手机发送的1 0 0 1 0,而基站接收到的却是1 1 0 1 0,为了纠错,移动通信系统就引入了信道编码技术。

信道编码,简单的讲,就是我们在有K比特的数据块中插入冗余比特,形成一个更长的码块,这个码块的长度为N比特位,N>K,N-K就是用于检测和纠错的冗余比特,编码率R就是K/N。一个好的信道编码,是在一定的编码率下,能无限接入信道容量的理论极限。

在过去几十年里,出现了两种接近容量极限的信道编码技术:LDPC和Turbo码,分别被3G和4G通信标准和WiFi标准采纳。2007年,土耳其教授E. Arikan提出了Polar码,被称为是迄今发现的唯一一类能够达到香农限的编码方法。

所以,这三种优秀的编码技术均进入5G编码标准的法眼,并引发了一场争夺赛。

为何这场争夺赛这么激烈?都是KPI惹的祸。

5G采纳华为力挺的Polar码?听通信工程师说点真话

本文来源:不详 作者:佚名

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