華為主導的Polar碼到底是啥玩意？

　　今年7月26日，在深圳華為總部迎來(lái)了一場(chǎng)特別的頒獎儀式，華為創(chuàng )始人任正非親自給被譽(yù)為“Polar碼之父”的Erdal Arikan教授頒發(fā)榮譽(yù)獎牌，本次頒獎源于Erdal Arikan教授在Polar碼方面作出的開(kāi)創(chuàng )性成績(jì)，以及他對通信行業(yè)發(fā)展所作出的巨大貢獻。

　　Polar碼成5G標準，華為多年投入終可期

　　Polar碼又被稱(chēng)作極化碼，由來(lái)自土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出，Polar碼的現世開(kāi)拓了信道編碼的新方向，是世界上第一類(lèi)在理論上能夠達到香農極限的信道編碼方法。這種編碼方法能夠大大提升5G編碼的性能，同時(shí)減小通信設計的復雜度，有效確保業(yè)務(wù)質(zhì)量，對通信行業(yè)有著(zhù)極為深遠的意義。

　　在2016年11月14日至18日期間，由3GPP組織的一場(chǎng)5G標準探討會(huì )議在美國召開(kāi)，在本次會(huì )議上Polar碼被正式欽定為5G在eMBB場(chǎng)景應用方面的控制信道編碼方案。在這場(chǎng)標準探討會(huì )議中，話(huà)題圍繞著(zhù)3種短碼編碼方案開(kāi)展：Turbo碼、LDPC碼和Polar碼，最終Polar碼成功戰勝了另外兩種編碼方案，成為本次會(huì )議的最終贏(yíng)家。

　　3GPP共為5G定義了三大主要應用場(chǎng)景，分別為eMBB、mMTC和URLLC。其中，eMBB對應的是3D和超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù);mMTC對應的則是大規?；锫?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù);而URLLC對應的則是如無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠性連接的業(yè)務(wù)。三大應用場(chǎng)景均與我們的生活密切相關(guān)，潛藏的市場(chǎng)體量巨大。

　　Turbo碼由法國科學(xué)家C.Berrou和A.Glavieux于1993年首次提出，隨后被3G和4G標準采納，與我們當前的日常通信息息相關(guān);LDPC碼是由MIT的教授Robert Gallager于1962年提出，這是最早提出的一種最為逼近香農極限的信道編碼。不過(guò)，由于受到當時(shí)技術(shù)條件的限制，這種編碼難以克服計算上的復雜性，便被長(cháng)期擱置了起來(lái)。隨著(zhù)技術(shù)的不斷演進(jìn)，到了1996年，這種編碼方式又重新引起通信領(lǐng)域的關(guān)注，再后來(lái)，LDPC碼被WiFi標準所采納。Polar碼由土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出，說(shuō)來(lái)湊巧，Erdal Arikan教授的論文導師正是LDPC碼的發(fā)明人Robert Gallager教授。

　　從2010年開(kāi)始，華為一直致力于推動(dòng)將Polar方案作為5G編碼方案，是推行這種編碼方式的主導企業(yè)。多年來(lái)，華為一直保持在Polar碼技術(shù)研發(fā)上投入大量資金。5G標準選擇了Polar碼，對華為來(lái)說(shuō)有著(zhù)非凡意義，其長(cháng)期以來(lái)的投入終于有望結出豐碩成果。Erdal Arikan教授直言是華為的努力加速了Polar碼成為一項業(yè)界標準的進(jìn)程。

　　Polar碼的意義與未來(lái)

　　對于5G的未來(lái)建設，LDPC碼和Polar碼均受到了極大關(guān)注。其實(shí)，不論是LDPC碼還是Polar碼都不是由高通和華為這些通信企業(yè)發(fā)明的，那么為什么它們會(huì )擁有如此多的相關(guān)專(zhuān)利?其實(shí)，高通和華為在LDPC碼和Polar碼方面的專(zhuān)利都是針對編碼具體設計而言的，包括編碼矩陣構造、IR版本設計和選擇等等。

　　那么對于日常通信而言，信道編碼技術(shù)存在的意義在哪里呢?原來(lái)，數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號在手機和基站間相互傳送，由于會(huì )受到無(wú)線(xiàn)信號干擾、弱覆蓋等原因影響，手機發(fā)送的數據和基站接收到數據可能會(huì )不一致，比如，手機發(fā)送的是1 1 0 0 1，而基站接收到的卻是1 0 0 0 0，為了糾正錯誤信號，移動(dòng)通信系統便引入了信道編碼技術(shù)。而Polar碼作為一種信道編碼被外界熟知，可以實(shí)現對稱(chēng)二進(jìn)制輸入離散無(wú)記憶信道的容量的代碼構造方法，具有可實(shí)用的線(xiàn)性復雜度編譯碼能力。

　　2016年10月，華為對外公布了在Polar碼方面取得的技術(shù)突破，在靜止和移動(dòng)場(chǎng)景、短包和長(cháng)包場(chǎng)景的外場(chǎng)測試增益穩定、性能優(yōu)異，在與高頻毫米波頻段上的組合測試實(shí)現了高達27Gbps的業(yè)務(wù)速率。測試結果表明，使用Polar碼編碼技術(shù)可以同時(shí)滿(mǎn)足國際電信聯(lián)盟定義的高速率、低時(shí)延和多連接的5G三大類(lèi)應用需求。

　　目前，Polar碼已經(jīng)憑借著(zhù)自身強大的性能優(yōu)勢，贏(yíng)得了業(yè)界的一致認可，5G的建設進(jìn)程正在緊張推進(jìn)中。隨著(zhù)5G時(shí)代的到來(lái)，以及Polar相關(guān)技術(shù)的推進(jìn)，Polar碼技術(shù)將會(huì )更為貼近我們的生活，為5G通信時(shí)代貢獻出更多力量。