華為力挺的5G短碼你了解多少?
上周,在美國內華達州里諾剛剛結束的3GPP RAN1 87次會議討論上,歷經千辛萬苦,中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,成功成為5G控制信道eMBB(增強移動寬帶)場景編碼方案。這是中國公司首次進入基礎通信框架協議領域,成為了中國通信史上一座新的里程碑,其最大意義在于加大了中國企業在全球通信領域的話語權,這無疑是一則令國人揚眉吐氣的消息!
什么是長碼,短碼,編碼信道、控制信道?
目前,中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,成為5G控制信道eMBB場景編碼方案,而LDPC碼成為數據信道的上行和下行短碼方案。5G中長碼編碼也確認為LDPC方案。那么,長碼,短碼到底是什么意思呢?
優化的編碼致力于用最短的二進制位數表示一個指令,越短效率越高。在指令數量不變的情況下,越常用的指令當然越短越好,但是指令不等長將造成接收端沉重的處理負擔。然后用等長的編碼顯然會導致無效數據的大量傳輸,浪費帶寬。于是把指令編成兩個組(個別也有三個組的),常用的用相對短的二進制位數表示,不常用的用相對長的二進制位數表示。短碼代表常用的指令,長碼代表不常用的指令。
那么,華為力爭到的短碼控制信道和高通斬獲的編碼信道又是什么呢?
控制信道(CCH)是用于傳送信令或同步數據的信息通道,主要用于傳輸指令操作下級網絡設備。信息通過網絡傳輸的過程中由于受到外界干擾可能產生錯誤,為了糾正這些錯誤,以及不讓錯誤信息進一步積累,對要在信道中傳送的數字信號進行的糾、檢錯編碼就是信道編碼。隨著傳輸速度的提高和同時工作的傳輸協議的種類越來越多,數據信道的數量也隨之大幅增加,信道編碼的傳輸漸漸獨立出來,由專用的信道負責,也就是編碼信道,這可以增強數據在信道中傳輸時抵御各種干擾的能力,提高系統的可靠性。
Polar Code有什么優點?
信息編碼是信息傳播的核心中的核心,有點類似于人類交流要借助語言編碼,而漢語、英語就是信息的載體,而根據香農第二定理,只要信息傳輸速率小于信道容量,就存在一類編碼,可以使信息傳輸的錯誤率任意小。根據這一定理,科研人員們相繼研發出RS碼、卷積碼、Turbo碼等技術。在中國以往主推的TDS、TD-LTE等標準中,TDS的部分專利源自西門子,而TD-LTE的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼,也不是中國原創的技術。
本次Polar Code成為5G控制信道eMBB場景編碼方案,則是中國廠商技術實力和國家綜合實力的體現。本次華為主推的Polar Code在理論上證明了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下,極化碼可以“達到”香農容量,并且有著低的編碼和譯碼復雜度。具體來說Polar Code具有三大優點:
一是Polar Code相對于Turbo有更高的增益。
二是Polar Code的可靠性相對于Turbo更高,在5G超高可靠性業務應用中能實現99.999%的可靠性。
三是Polar Code譯碼復雜度較低,在相同負責度的情況下,對比Turbo功耗可以降低20多倍。
另外,華為主推的polar碼的主要優點除了糾錯能力強外,還有這是世界上唯一一種已知的能夠被嚴格證明達到信道容量的信道編碼方法,這對于高帶寬網絡的規范管理具有重要的意義,而且還非常有潛力,專利壁壘也比較合適(太高的專利壁壘的技術在現在通信領域很難成為標準)。
正是因為有這些優點,使得Polar Code誕生不足十年,但是通過信道編碼學者的不斷努力,當前Polar碼所能達到的糾錯性能超過目前廣泛使用的Turbo碼(法國主推的標準)、LDPC碼(美國主推)。
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( 發表人:方泓翔 )