自现代通讯技能诞生以来,以更低的价值(信号功率、信号带宽等)完成更牢靠的通讯一向是信息技能范畴的中心课题。信道编码技能是无线通讯体系物理层最中心的根底技能之一,它的首要意图是使数字信号能够进行牢靠的传递。信道编码技能经过在发送信息序列的根底上添加额定的校验比特,并在收端选用必定的译码技能以较高的概率对传输进程中发生的过失进行纠正,然后完成发送信息序列的正确接纳。
编码和调制是无线通讯技能中最中心最艰深的部分,被称为尖端的通讯技能。信道编解码在根底通讯结构中坐落物理层方位,其功能的改善将直接提高网络覆盖及用户传输速率。在此次3GPP的RAN1(无线物理层)87次会议上,承认了我国华为公司主导的Polar码作为操控信道的编码计划,美国高通公司主导的LDPC码作为数据信道的编码计划。
值得咱们记住的是,Polar Code,极化码。2016年11月17日清晨0点45分,在3GPP RAN1 87次会议的5G短码计划评论中,历经含辛茹苦,我国华为公司的Polar Code(极化码)计划,终究打败列强,成为5G操控信道eMBB场景编码终究计划。
Polar code终究成为操控信道上行和下行的编码计划。而数据信道的上行和下行短码计划则归属高通LDPC码。Polar Code是人类已知的第一种能够被严厉证明到达香农极限的信道编码办法,纠错功能超越现在广泛运用的Turbo码和LDPC码,终究成为信道操控编码计划。华为与澳大利亚运营商Optus协作完成了5G网络测验,运用73GHz超高频段完成了高达35Gbps的传输速率。
这是我国公司初次进入根底通讯结构协议范畴,比照以往2G、3G、4G年代来看,其最大含义在于加大了我国企业在全球通讯范畴的话语权。
什么是polar code极化码
为了完成牢靠的信号传输,编码学家在曩昔的半个多世纪提出多种纠错码技能如里所码(RS码)、卷积码,Turbo码等,并在各种通讯体系中取得了广泛的运用。可是以往一切有用的编码办法都未能到香农于1948年所给出的信道传输的容量极限(也称为香农界)。2008年在世界信息论ISIT会议上,Arikan初次提出了信道极化的概念,根据该理论,他给出了人类已知的第一种能够被严厉证明到达信道容量的信道编码办法,并命名为极化码(Polar Code)。Polar码具有清晰而简略的编码及译码算法。经过信道编码学者的不断尽力,当时Polar码所能到达的纠错功能超越现在广泛运用的Turbo码、LDPC码。
极化码(polar code)是由土耳其毕尔肯大学(bilkent)Erdal Arikan教授于2008年初次提出,其论文从理论上第一次严厉证明了在二进制输入对称离散无记忆信道下,极化码能够“到达”香农容量,而且有着低的编码和译码复杂度。从某种含义上说,极化码“理论上”处理了近60年来信息论和编码范畴一向想要处理的问题。
尽管极化码的理论很美丽,但其实践功能从其刚出现时还不太抱负(“理论上”是指当码长趋向于无量时的功能;“实践”是指有限长度码长)。但近年来,极化码实践结构办法和列表接连消去译码算法(list successive cancellaTIon decoding)等技能的提出,极化码的整体功能在某些运用场景中取得了和当时最先进的信道编码技能Turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC码)相同或更优的功能。
在这里咱们再谈谈arikan教授创造极化码时所说到的2*2矩阵为核的极化码的三大关键:(以下三点,或者是极化码在信道编码中最中心的立异。)
1.上鞅收敛:结构了一个信道改换,假如不断递归这个改换并随机选择改换成果的话,则改换成果的巴氏参数(Bhattacharya parameter)构成一个随机进程。arikan证明这个随机进程是一个上鞅,再利用上鞅中的随机变量序列a.s收敛和按希望收敛,证明收敛成果为一个二值随机变量。再证明这个二值随机变量为0的概率是二元离散对称无记忆信道容量I, 揣度证明码长n无量的时分能够挑出约nI个巴氏参数迫临0的无失真子信道,这就证明了信道极化是信道容量可达的。FoundaTIon and trends里边polar章节,有别的一种证明办法,初等一些。
2.SC译码:有了好码还需要有好的译码算法。香农和Gallager都现已证明,大部分码都是好码,只缺好的,多项式复杂度的译码算法。arikan运用信道改换中的递归结构,先译“坏”信道的成果,乃至冻住“坏”信道的译码成果为0(下降码率),然后作为“好”信道译码的根据。复杂度是超线性的,十分Nice.
因为理论和实践两方面的优越性,极化码的研讨已成为信息论与编码以及通讯范畴中的一个热门研讨。现在华为公司正极力推进极化码进入5G移动通讯规范。
此次华为主导推进的Polar Code码被3GPP采用为5GeMBB操控信道规范计划,是我国在5G移动通讯技能研讨和规范化上的重要发展。
规范=话语权
谁把握了规范技能即具有了话语权和制高点,30年前,高通公司把军用的CDMA技能用于民用通讯,推出了IS-95规范,成为与欧洲的GSM竞赛的第二代移动通讯体系,也便是咱们常说的2G年代。
2G年代,GSM取得了成功,但高通公司主导的Viterbi译码算法让产业界信任了CDMA代表了无线通讯技能的发展方向,因而3G年代,WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA都选用了CDMA技能。现在,高通的绝大部分赢利就来自于根据该技能规范的专利授权。
在3G年代,我国尽管自主研发了TD-SCDMA,可是技能上仍然无法与其混为一谈。即使到了4G年代,我国TD-LTE有了必定的打破,可是其中心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码,都不是我国原创的技能。这就导致美国高通动不动就指控我国公司侵权,讨取额定专利费。
2016年将成5G规范的元年,与3G、4G年代的多个规范并存不同的是,5G有望完成全球统一规范,但规范中的话语权必定要争,那就要看在各个环节参加的程度,而更多技能被5G规范运用和承认必定会让企业未来具有更多的专利储藏。