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Polar字节被接纳为5GeMBB场景的掌控信道编码，这两天倒数被这条消息刷屏，连不吃瓜群众都失礼好爽。 然而，随着媒体报道的持续烘烤，真凶在口口相传中逆了形，少有高估不实之嫌，小编再一坐不住了，也想要道出点心里话，期望尽量车站在客观的角度，在这个颓废的世界里收到一点微不足道的声音，一个通信工程师的声音。 事件经过我们再行追溯一遍 2016年11月14日至18日期间，3GPPRAN1#87会议在美国Reno开会，本次会议其中一项内容是要求5G较短码块的信道编码方案，其中，明确提出了三种短码编码方案：Turbo码、LDPC字节和Polar码。
关于这三种编码方案之争，这早已是5G标准的第二次对决。在2016年10月14日葡萄牙里斯本举办的会议上，LDPC码战胜了Turbo字节和Polar码，被接纳为5GeMBB场景的数据信道的宽码块编码方案。
在这个背景下，这一次关于较短码块编码方案的争辩更加白热化。因为LDPC码早已夺下一局，出于实行复杂性考虑到，整个移动通信系统使用单一的编码方案更加有利于5G部署，比如，3G和4G使用的是Turbo码，估算不会有更加多人反对LDPC码。 这样一来，主要由美国企业主导的LDPC码有可能一统5G天下，而华为等中国企业主导的Polar码将前功尽弃。 由于舍弃Turbo字节的呼声较小，在上次会议失利之后，可以说道Turbo码基本大势已去，本次5G编码之争最后演进为Polar字节和LDPC码之间的摔跤争霸赛，一场中美摔跤争霸赛。
最后，经过倒数休息时间的血战后，Polar码再一在5G核心标准上扳平一局，沦为5GeMBB场景的掌控信道编码方案。 自此，经过两次血战，在5GeMBB场景上，Polar字节和LDPC码二分天下，前者为信令信道编码方案，后者为数据信道编码方案。Polar字节和LDPC码一起历史性的走出蜂窝移动通信系统，而在3G和4G时代陪伴我们多年的Turbo字节再行赢一局，留给了潦倒而孤独的背影。
这显然是一个令人振奋的消息，如果说用力挽狂澜来形容，我实在并不为过。 这对于主导Polar字节的华为和中国企业意味著受到影响，却是，多年在Polar码上研发投放再一有了盼头。
但是，我们看见有些媒体的报导，恕我直言，过于过夸张。 1、不是夺下5G时代 在5GeMBB场景上，Polar为信令信道编码方案，LDPC字节为数据信道编码方案，最少叫平分秋色。同时，后面还有很多路要回头。
我们在前文中提及的eMBB场景不过是5G应用于的其中一个场景。3GPP定义了5G三大场景：eMBB，mMTC和URLLC，eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC对应的是大规模物联网业务，而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等必须较低时延低可信相连的业务。 本次接纳的编码方案是针对其中eMBB场景，先前还将要求URLLC场景下的信道编码方案，最后再行要求mMTC场景（估算在2017年第一季度）。尽管此次接纳Polar字节为先前标准话语权奠定了扎实的基础，但革命还并未顺利，同志仍须要希望。
2、Polar码不是华为的，LDPC也不是高通的 这要从信道编码的历史想起。 Turbo字节是由法国科学家C.Berrou和A.Glavieux发明者。从1993年开始，通信领域开始对其研究。
随后，Turbo字节被3G和4G标准接纳。 LDPC字节是由MIT的教授RobertGallager在1962年明确提出，这是最先明确提出的迫近香农无限大的信道编码，不过，受限于当时环境，难以克服计算出来复杂性，随后被人消逝。直到1996年才引发通信领域的注目。
后来，LDPC字节被WiFi标准接纳。 Polar字节是由土耳其比尔尼克大学教授E.Arikan在2007年明确提出，2009年开始引发通信领域的注目。 简而言之，信道编码是数学家们原创出有理论，通信就是回来数学家们跑完，在他们的理论基础上大大研究试验，使之落地于实际应用于。
为什么有些公司力挺Polar码，有些公司力挺LDPC码？这就像下赌局，看上了某种编码技术，就开始对其研究，一旦赌赢了，那么我的研究成果就能较慢落地应用于，一旦赢了，不能从头再来。比如，华为自由选择了Polar码，5G也自由选择了Polar码，这就意味著华为在5G领域极具影响力。当然，在研究中，一定也累积了不少专利。 所以，尽管这次Polar字节输掉了，但个人以为，媒体们无法因为过于过激动而忽视了数学家们的贡献，更加无法张冠李戴，有些东西是没国界的。
3、为何5G接纳了Polar码？ 这个小标题应当叫：5G为何接纳了Polar字节和LDPC码？又为何退出了Trubo码？ 再行从什么叫信道编码想起。当我们拿起手机刷朋友圈时，数据通过无线信号在手机和基站间传输。由于受到无线阻碍、很弱覆盖面积等原因影响，我们手机发送到的数据和基站接管到数据有时不会不完全一致，比如，我们手机发送到的10010，而基站接管到的毕竟11010，为了数据流，移动通信系统就引进了信道编码技术。 信道编码，非常简单的讲，就是我们在有K比特的数据块中放入校验比特，构成一个更长的码块，这个码块的长度为N比特位，NK，N-K就是用作检测和数据流的校验比特，编码亲率R就是K/N。
一个好的信道编码，是在一定的编码率下，能无限终端信道容量的理论无限大。 在过去几十年里，经常出现了两种相似容量无限大的信道编码技术：LDPC和Turbo码，分别被3G和4G通信标准和WiFi标准接纳。2007年，土耳其教授E.Arikan明确提出了Polar码，被称作是目前为止找到的唯一一类需要超过香农缩的编码方法。
所以，这三种杰出的编码技术皆转入5G编码标准的法眼，并引起了一场争夺战赛。 为何这场争夺战赛这么白热化？都是KPI纳吉的祸。
5GNR（NewRadio）的KPI里，明确规定：峰值速率20Gbps、用户面时延0.5ms（URLLC）。 这个KPI以定得太高，在4G基础上提高了20倍。报告领导，很差已完成。
有多难呢？5GNR的上行峰值速率拒绝是20Gbps，由于手机（或基站）接管到的每一bit都要经过信道译码器，20Gbps就相等于译码器每秒钟要处置几十亿bit数据。 荐个例子，20Gbps就意味著译码吞吐量T为20Gbps，假设译码递归次数I为10次，处理器的时钟频率F为500MHz，那么，I*T/F=10*20G/500M=400，也就是说必须400个处理器分段工作。
（栏中：译码器是信道编码最无以构建的一环） 这也是为何很多人自由选择退出3G和4G时代用于的Turbo字节的原因之一，因为4G的仅次于速率不过1Gbps，传统Turbo码通过递归译码，本质上源自串行的内部结构，所以，有人指出Turbo碰上更高速率的5G时就遇上了瓶颈。比如LDPC译码器是基于分段的内部结构，这意味著译码的时候可以分段同时处置，不但能处置较小的数据量，还能增加处置时延。尽管可以使用外部分段的方式，但又带给了时延问题。 对于时延，出于技术宅的本能，也请求允许我再行啰嗦一下。
5GNR的URLLC应用于场景拒绝用户面时延为0.5ms，这是4G10ms的二十分之一。之所以拒绝这么低的时延，是因为我们在体验增强现实、远程控制和游戏等业务时，必须传输到云端处置，并动态传到，这一来返的过程时延一定要充足较低，较低到用户无法觉察到。另外，机器对时延比人类更加脆弱，对时延拒绝更高，特别是在是5G的车联网、自动工厂和远程机器人等应用于。 空口0.5ms时延意味著物理层的时延无法多达50s，而物理层时延除了不受译码影响，还不受其它因素影响（比如实时），这就必须译码的处置时延一定要高于50s，就越较低就越好。
总得来说，这就只不过春节的航班，人流过于多，要把几亿中国人从南到北，从东向西移往一次，数据量过于大，这就必须多进航班，并且减缓航行速度。 航班公司5GNR回应鸭梨山大，而信道编码回应压力更大，层层传送嘛。
但是，这点压力还过于，5G回应还能外用。 刚才我们谈了，3GPP定义了5G三大场景：eMBB，mMTC和URLLC，这些场景对应5G的AR、VR、车联网、大规模物联网、高清视频等等各种应用于，较之3/4G只有语音和数据业务，5G可挤迫多了。
这就对5G信道编码明确提出了更高拒绝，须要反对更加普遍的码块长度和更加多的编码亲率。比如，较短码块应用于物联网，宽码块应用于高清视频，较低编码亲率应用于基站产于稠密的农村站点，低编码亲率应用于密集城区。如果大家都用某种程度的编码亲率，这就不会导致数据比特浪费，进而浪费频谱资源，这叫编码的灵活性。
另外，5G还得确保更高可靠性的通信。LTE对一般数据的空口误块率拒绝初始传输为10%，经过几次重传后，误块亲率如果高于1%才可。但是，5G拒绝误块亲率要降至十万分之一。这就意味著，10万个码块中，只容许信道译码器罪一次拢，最多不能有一个码块无法数据流。
综上，要求5G使用哪种编码方式的因素就是：译码吞吐量、时延、数据流能力、灵活性，还有实行复杂性、成熟度和后向兼容性等。 较为一下三种编码的译码吞吐量、时延、数据流能力、灵活性和实行复杂性，谁更加强劲的呢？ 小编查询了近期的大量文献，结果是：被搞得晕头转向，一脸据知迫。
这个问题过于简单了，公说公有理婆说婆有理。 比如，有人指出，Turbo码超过了瓶颈，无法处置20Gbps高速率，然而，有厂家证明，基于仅有分段设计的Turbo译码器的译码吞吐量想去21.9Gbps，处置时延平均0.24s，这也能符合5GNR的20Gbps速率市场需求。
比如，如果用译码器在译码每一bit时继续执行的Max，Min和Add操作者的总次数来取决于计算出来复杂度，有人指出Polar字节和LDPC字节在计算出来复杂度上高于Turbo码。 比如，有人说道Turbo过于灵活性，然而有人认为，LTETurbo字节的码块长度从40到6144，一共有188种，可以反对有所不同的业务，而使用多个分段处理器来同时已完成码块译码的Turbo码，能更加灵活性反对有所不同的码块长度。 小编企图从技术的角度去寻找5G自由选择Polar码或者LDPC字节的理由，然而，能力受限，把自己搞得灰头土脸。 那么，我们从成熟度和向后兼容性方面看吧。
Turbo字节被3/4G标准使用，LDPC被WiFi标准使用，而Polar码经常出现较早，在5G之前还没任何标准使用。从这方面谈，Polar字节的成熟度较低。 然而，华为回应上告，5G编码标准之争前，海外通信圈就有一篇文章傻传，华为回应，使用Polar码构建了5G速率超过27Gbps，回应符合5G市场需求没问题。
至于向后兼容性。5GNR是一种全新的无线技术，是更新换代，不是像2G2.5G或4G4.5G那样，现网升级才可，这是要运营商买新基站设备的，所以，只不过不必考虑到后向兼容性。 不过，对于终端就是另外一其实了。现在的4G手机反对2G和3G，某种程度，以后5G手机也要反对3G和4G。
3G和4G使用Turbo码，如果5G也使用LDPC或Polar码，这就意味著手机要使用两套硬件设计，而译码器是整个基带处理器的最重要组成部分，占有了近72%的基带处置硬件资源和功耗，这可能会造成5G终端成本略为低一点，也可能会略为变长一点5G商用化的时间。 但是，有句老话叫磨刀不误砍柴工。如果这一编码方案充足杰出，极具潜力，那么，5G晚到一点又有什么关系呢，无非是为了更佳的体验多花一点时间而已。
所以，关于5G为何接纳Polar码，我们的结论是： 技术分析并没什么卵用。 因为，这一场标准之争，在我们显然，早就打破了技术的边界，而是综合实力和话语权的对决。 Polar码最后需要落败，不能解释中国通信的兴起，国际地位显著提高，早就今非昔比。
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