爭奪5G話語權重要一步 “短碼”方案被華為拿下

　　美國當地時間11月17日零點45分，旨在討論5 G短碼方案的3GPP RAN1-87次會議終于落下帷幕。

　　3GPP最終確定，由中國華為技術有限公司主推的Polar Code(極化碼)技術，作為5G eMBB控制信道的上行和下行短碼方案。而美國主推的LDPC碼成為數據信道的上行和下行短碼方案。

　　一場決定5G話語權的較量剛剛結束，鋪天蓋地的喜訊接踵而至從大洋彼岸傳回國內。

　　Polar Code到底是什么鬼?

　　此次會議在美國內華達州里諾召開，最后論戰結果要在主推LDPC碼的美國、主推Polar Code的中國，和主推Turbo2.0的法國中角逐。由于編碼是決定5G未來發展的風向標，所以世界各國非常重視。據知情人士透露，在例行會議的三天里，“戰況”非常激烈，常常討論到凌晨。

　　其實從3G開始到4G一直用的是Turbo碼作為編碼方式。那Polar Code到底是何方神通得以成為5G編碼方式的一部分?

　　據了解，Polar Code于2008年“出生”在土耳其畢爾肯大學。他最開始起源于Erdal Arikan教授提出的“信道極化”概念。

　　“信道極化”指的是信道兩極分化，指針對一組二進制輸入對稱離散無記憶信道下，使兩個不同信道采取兩極分化方式，當碼長增加時，一條信道處于無噪聲狀態，另一條信道處于純噪聲狀態。這樣就可以把要傳輸的編碼放在無噪聲信道上，實現最小噪聲比。

　　之后基于該理論，Erdal Arikan教授又從理論上，論證了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下，使用“信道極化”理論的編碼方式能夠實現較小信噪比，即接近狹義上的“香農極限”，并將其命名為Polar Code，遂Polar Code成為第一種理論上能夠被嚴格證明達到香農極限的信道編碼方法。

　　但那時還只是理想的階段，經不住現實的考驗。

　　后來，Polar Code理論里加入實際構造方法和列表連續消去譯碼算法等技術，Polar Code的優勢就豐滿起來，甚至在某些應用場景下，整體性能要高于信道編碼技術(Turbo碼)和低密度奇偶校驗碼(LDPC碼)。

　　總體來看，Polar Code主要有三點優勢。首先，Polar Code比Turbo碼有更大的增益。根據測試，在相同誤碼率的前提下，Polar Code對信噪比的要求比Turbo碼低0.50~1.2db。

　　其次，Polar Code可靠性大大高于Turbo碼。據測試，Polar Code可靠性可達99.99%。由于5G會與更多垂直行業合作，諸如無人駕駛等應用都需要高可靠性作保證。

　　最后，就是譯碼復雜度降低。這樣的好處就是會大大降低連接5G終端終端的功耗。

　　除了Polar Code的自身優勢，這次中國華為公司主推的Polar Code碼之所以在競爭激烈的討論中奪得勝利，還得益于華為在3GPP之前便在中國IMT-2020(5G)推進組5G第一階段外場測試中進行了測試。

　　經過測試，通過Polar Code的使用，能夠實現ITU規定的大連接、高速、低時延三大場景。使現有的蜂窩網絡的頻譜效率提升10%，同時華為與澳大利亞運營商Optus合作完成的5G網絡測試中，表明使用Polar Code，在73GHz超高頻段可以35Gbps超高傳輸速率。

　　從模仿到超越

　　此次編碼之爭的勝利，顯然是中國在5G博弈中具有重要意義的一步。

　　其實，在2G時代，世界各國對于編碼方式的意見十分統一，都使用卷積碼。但那時，歐洲憑借成熟的GSM技術占據了大哥地位，同時美國在研究CDMA技術，并在韓國、日本占有一定份額，而中國在無線通信技術的競技場上還只是“小弟”，只能跟隨歐美的無線技術標準，學習并引進到國內。

　　到了3G時代，法國提出的Turbo碼由于接近香農極限，得到世界認可，成為3G時代信道編碼方式。美國主導的CDMA技術、歐洲主張的WCDMA技術已經深耕多年，擁有相對完善的機制和產業鏈，火速在世界范圍內“圈粉”。而那時，我國在多年潛心學習下，淺露頭角提出的TD-SCDMA技術并不成熟，未能形成穩定的市場規模，在歐美老牌通信大軍下，根本站不住腳跟。

　　在4G時代，美國開始提出的 LDPC 編碼方案，但是由于Turbo碼使用多年，相對成熟，且4G已經形成FDD-LTE 和 TDD-LTE平分天下的穩定格局，時機未到，LDPC戰敗。而我國主導的TD-LTE技術終于成為全球4G兩大標準之一，中國逐漸博得了無線通信技術的話語權。

　　此次5G短碼編碼之戰的勝利，也是我國5G發展躋身世界前列的好兆頭。

　　原文來源于通信產業網