業(yè)內人士解密：5G為何采納華為的Polar碼？

　　3、為何5G采納了Polar碼?

　　這個(gè)小標題應該叫：5G為何采納了Polar碼和LDPC碼?又為何放棄了Trubo碼?

　　先從什么叫信道編碼說(shuō)起。當我們拿起手機刷朋友圈時(shí)，數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號在手機和基站間傳送。由于受到無(wú)線(xiàn)干擾、弱覆蓋等原因影響，我們手機發(fā)送的數據和基站接收到數據有時(shí)會(huì )不一致，比如，我們手機發(fā)送的1 0 0 1 0，而基站接收到的卻是1 1 0 1 0，為了糾錯，移動(dòng)通信系統就引入了信道編碼技術(shù)。

　　信道編碼，簡(jiǎn)單的講，就是我們在有K比特的數據塊中插入冗余比特，形成一個(gè)更長(cháng)的碼塊，這個(gè)碼塊的長(cháng)度為N比特位，N>K，N-K就是用于檢測和糾錯的冗余比特，編碼率R就是K/N。一個(gè)好的信道編碼，是在一定的編碼率下，能無(wú)限接入信道容量的理論極限。

　　在過(guò)去幾十年里，出現了兩種接近容量極限的信道編碼技術(shù)：LDPC和Turbo碼，分別被3G和4G通信標準和WiFi標準采納。2007年，土耳其教授E. Arikan提出了Polar碼，被稱(chēng)為是迄今發(fā)現的唯一一類(lèi)能夠達到香農限的編碼方法。

　　所以，這三種優(yōu)秀的編碼技術(shù)均進(jìn)入5G編碼標準的法眼，并引發(fā)了一場(chǎng)爭奪賽。

　　為何這場(chǎng)爭奪賽這么激烈?

　　都是KPI惹的禍。

　　5G NR(New Radio)的KPI里，明確規定：峰值速率20Gbps、用戶(hù)面時(shí)延0.5ms(URLLC)。

　　這個(gè)KPI定的太高，在4G基礎上提升了20倍。報告領(lǐng)導，不好完成。

　　有多難呢?5G NR的下行峰值速率要求是20Gbps，由于手機(或基站)接收到的每一bit都要經(jīng)過(guò)信道譯碼器，20Gbps就相當于譯碼器每秒鐘要處理幾十億bit數據。

　　舉個(gè)例子，20 Gbps就意味著(zhù)譯碼吞吐量T為20 Gbps，假設譯碼迭代次數I為10次，處理器的時(shí)鐘頻率F為500 MHz，那么，I *T /F = 10*20G/500M=400，也就是說(shuō)需要400個(gè)處理器并行工作。

　　(備注：譯碼器是信道編碼最難實(shí)現的一環(huán))

　　這也是為何很多人選擇放棄3G和4G時(shí)代使用的Turbo碼的原因之一，因為4G的最大速率不過(guò)1Gbps，傳統Turbo碼通過(guò)迭代譯碼，本質(zhì)上源于串行的內部結構，所以，有人認為T(mén)urbo遇上更高速率的5G時(shí)就遇到了瓶頸。比如LDPC譯碼器是基于并行的內部結構，這意味著(zhù)譯碼的時(shí)候可以并行同時(shí)處理，不但能處理較大的數據量，還能減少處理時(shí)延。盡管可以采用外部并行的方式，但又帶來(lái)了時(shí)延問(wèn)題。