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争夺5G话语权重要一步 “短码”方案被华为拿下

2016-11-20 09:17:20 426

  美国当地时间11月17日零点45分,旨在讨论5 G短码方案的3GPP RAN1-87次会议终于落下帷幕。

  3GPP最终确定,由中国华为技术有限公司主推的Polar Code(极化码)技术,作为5G eMBB控制信道的上行和下行短码方案。而美国主推的LDPC码成为数据信道的上行和下行短码方案。

  一场决定5G话语权的较量刚刚结束,铺天盖地的喜讯接踵而至从大洋彼岸传回国内。

  Polar Code到底是什么鬼?

  此次会议在美国内华达州里诺召开,最后论战结果要在主推LDPC码的美国、主推Polar Code的中国,和主推Turbo2.0的法国中角逐。由于编码是决定5G未来发展的风向标,所以世界各国非常重视。据知情人士透露,在例行会议的三天里,“战况”非常激烈,常常讨论到凌晨。

  其实从3G开始到4G一直用的是Turbo码作为编码方式。那Polar Code到底是何方神通得以成为5G编码方式的一部分?

  据了解,Polar Code于2008年“出生”在土耳其毕尔肯大学。他最开始起源于Erdal Arikan教授提出的“信道极化”概念。

  “信道极化”指的是信道两极分化,指针对一组二进制输入对称离散无记忆信道下,使两个不同信道采取两极分化方式,当码长增加时,一条信道处于无噪声状态,另一条信道处于纯噪声状态。这样就可以把要传输的编码放在无噪声信道上,实现最小噪声比。

  之后基于该理论,Erdal Arikan教授又从理论上,论证了在二进制输入对称离散无记忆信道下,使用“信道极化”理论的编码方式能够实现较小信噪比,即接近狭义上的“香农极限”,并将其命名为Polar Code,遂Polar Code成为第一种理论上能够被严格证明达到香农极限的信道编码方法。

  但那时还只是理想的阶段,经不住现实的考验。

  后来,Polar Code理论里加入实际构造方法和列表连续消去译码算法等技术,Polar Code的优势就丰满起来,甚至在某些应用场景下,整体性能要高于信道编码技术(Turbo码)和低密度奇偶校验码(LDPC码)。

  总体来看,Polar Code主要有三点优势。首先,Polar Code比Turbo码有更大的增益。根据测试,在相同误码率的前提下,Polar Code对信噪比的要求比Turbo码低0.50~1.2db。

  其次,Polar Code可靠性大大高于Turbo码。据测试,Polar Code可靠性可达99.99%。由于5G会与更多垂直行业合作,诸如无人驾驶等应用都需要高可靠性作保证。

  最后,就是译码复杂度降低。这样的好处就是会大大降低连接5G终端终端的功耗。

  除了Polar Code的自身优势,这次中国华为公司主推的Polar Code码之所以在竞争激烈的讨论中夺得胜利,还得益于华为在3GPP之前便在中国IMT-2020(5G)推进组5G第一阶段外场测试中进行了测试。

  经过测试,通过Polar Code的使用,能够实现ITU规定的大连接、高速、低时延三大场景。使现有的蜂窝网络的频谱效率提升10%,同时华为与澳大利亚运营商Optus合作完成的5G网络测试中,表明使用Polar Code,在73GHz超高频段可以35Gbps超高传输速率。

  从模仿到超越

  此次编码之争的胜利,显然是中国在5G博弈中具有重要意义的一步。

  其实,在2G时代,世界各国对于编码方式的意见十分统一,都使用卷积码。但那时,欧洲凭借成熟的GSM技术占据了大哥地位,同时美国在研究CDMA技术,并在韩国、日本占有一定份额,而中国在无线通信技术的竞技场上还只是“小弟”,只能跟随欧美的无线技术标准,学习并引进到国内。

  到了3G时代,法国提出的Turbo码由于接近香农极限,得到世界认可,成为3G时代信道编码方式。美国主导的CDMA技术、欧洲主张的WCDMA技术已经深耕多年,拥有相对完善的机制和产业链,火速在世界范围内“圈粉”。而那时,我国在多年潜心学习下,浅露头角提出的TD-SCDMA技术并不成熟,未能形成稳定的市场规模,在欧美老牌通信大军下,根本站不住脚跟。

  在4G时代,美国开始提出的 LDPC 编码方案,但是由于Turbo码使用多年,相对成熟,且4G已经形成FDD-LTE 和 TDD-LTE平分天下的稳定格局,时机未到,LDPC战败。而我国主导的TD-LTE技术终于成为全球4G两大标准之一,中国逐渐博得了无线通信技术的话语权。

  此次5G短码编码之战的胜利,也是我国5G发展跻身世界前列的好兆头。

  原文来源于通信产业网