揭秘｜华为主导的Polar码到底是啥玩意？

2018-08-21 11:12

今年7月26日，在深圳华为总部迎来了一场特别的颁奖仪式，华为创始人任正非亲自给被誉为“Polar码之父”的Erdal Arikan教授颁发荣誉奖牌，本次颁奖源于Erdal Arikan教授在Polar码方面作出的开创性成绩，以及他对通信行业发展所作出的巨大贡献。

Polar码成5G标准，华为多年投入终可期

Polar码又被称作极化码，由来自土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出，Polar码的现世开拓了信道编码的新方向，是世界上第一类在理论上能够达到香农极限的信道编码方法。这种编码方法能够大大提升5G编码的性能，同时减小通信设计的复杂度，有效确保业务质量，对通信行业有着极为深远的意义。

在2016年11月14日至18日期间，由3GPP组织的一场5G标准探讨会议在美国召开，在本次会议上Polar码被正式钦定为5G在eMBB场景应用方面的控制信道编码方案。在这场标准探讨会议中，话题围绕着3种短码编码方案开展：Turbo码、LDPC码和Polar码，最终Polar码成功战胜了另外两种编码方案，成为本次会议的最终赢家。

3GPP共为5G定义了三大主要应用场景，分别为eMBB、mMTC和URLLC。其中，eMBB对应的是3D和超高清视频等大流量移动宽带业务；mMTC对应的则是大规模化物联网业务；而URLLC对应的则是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠性连接的业务。三大应用场景均与我们的生活密切相关，潜藏的市场体量巨大。

Turbo码由法国科学家C．Berrou和A．Glavieux于1993年首次提出，随后被3G和4G标准采纳，与我们当前的日常通信息息相关；LDPC码是由MIT的教授Robert Gallager于1962年提出，这是最早提出的一种最为逼近香农极限的信道编码。不过，由于受到当时技术条件的限制，这种编码难以克服计算上的复杂性，便被长期搁置了起来。随着技术的不断演进，到了1996年，这种编码方式又重新引起通信领域的关注，再后来，LDPC码被WiFi标准所采纳。Polar码由土耳其的Erdal Arikan教授于2007年首次提出，说来凑巧，Erdal Arikan教授的论文导师正是LDPC码的发明人Robert Gallager教授。

从2010年开始，华为一直致力于推动将Polar方案作为5G编码方案，是推行这种编码方式的主导企业。多年来，华为一直保持在Polar码技术研发上投入大量资金。5G标准选择了Polar码，对华为来说有着非凡意义，其长期以来的投入终于有望结出丰硕成果。Erdal Arikan教授直言是华为的努力加速了Polar码成为一项业界标准的进程。

Polar码的意义与未来

对于5G的未来建设，LDPC码和Polar码均受到了极大关注。其实，不论是LDPC码还是Polar码都不是由高通和华为这些通信企业发明的，那么为什么它们会拥有如此多的相关专利？其实，高通和华为在LDPC码和Polar码方面的专利都是针对编码具体设计而言的，包括编码矩阵构造、IR版本设计和选择等等。

那么对于日常通信而言，信道编码技术存在的意义在哪里呢？原来，数据通过无线信号在手机和基站间相互传送，由于会受到无线信号干扰、弱覆盖等原因影响，手机发送的数据和基站接收到数据可能会不一致，比如，手机发送的是1 1 0 0 1，而基站接收到的却是1 0 0 0 0，为了纠正错误信号，移动通信系统便引入了信道编码技术。而Polar码作为一种信道编码被外界熟知，可以实现对称二进制输入离散无记忆信道的容量的代码构造方法，具有可实用的线性复杂度编译码能力。

揭秘｜华为主导的Polar码到底是啥玩意？

2016年10月，华为对外公布了在Polar码方面取得的技术突破，在静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定、性能优异，在与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。测试结果表明，使用Polar码编码技术可以同时满足国际电信联盟定义的高速率、低时延和多连接的5G三大类应用需求。

目前，Polar码已经凭借着自身强大的性能优势，赢得了业界的一致认可，5G的建设进程正在紧张推进中。随着5G时代的到来，以及Polar相关技术的推进，Polar码技术将会更为贴近我们的生活，为5G通信时代贡献出更多力量。