服务粉丝

我们一直在努力
当前位置:首页 > 财经 >

【好文分享•2023 年 2 月刊】极化码的黄金十年:从基本原理到5G应用

日期: 来源:China Communications 中国通信收集编辑:欢迎关注我们→
本文全面回顾极化码自2008年诞生以来的发展历程,对作者与业界的极化码代表性研究工作进行梳理总结,阐述了极化码的基本原理、编译码方法以及在5G移动通信标准中的应用。
信道编码是现代信息科学的基础理论,也是历代移动通信标准中的核心技术,低时延与高可靠是移动通信编码设计一直追寻的目标。自从1948年香农建立经典信息论以来,寻找达到容量极限的构造性编码就成为编码理论的圣杯。2008年Arıkan发明的极化码(Polar Code)是第一种能够达到容量极限的构造性编码,这是编码领域的重大理论突破。5G标准革命性地采用CRC-Polar级联码,满足了低时延(<1ms)与高可靠(99.999%)的严格要求。

本文首先介绍经典极化码的基本原理,包括信道极化概念、基于子信道可靠性的构造与编码方案、串行抵消(SC)译码算法,总结了经典极化码的理论优势,并指出原始编码存在构造依赖信道、汉明距离较小、编码长度受限(2的幂次)、有限码长下SC译码性能较差的局限性。

十多年来,在全球学者的共同努力下,逐步克服了经典极化码的固有局限。本文按照时间顺序,列举极化码的构造与编码、译码与实现两个方面的代表性工作,其中也包括了作者提出的CRC-Polar级联编码、QUP速率适配方案、改进SC系列高性能译码算法。针对高性能极化码的构造与实现,本文提出有限码长下编译码最优适配的设计框架,并归纳了五个基本设计准则。

本文阐述极化码构造与编码的关键机理。特别地,揭示了CRC-Polar级联码的代数性质,说明5G标准采用这种高性能编码,能够显著增大极化码的最小汉明距离,改善距离谱。另外,详细说明5G标准中极化码的速率适配,实质就是准均匀凿孔(QUP)与反序准均匀缩短(RQUS)方案。

进一步,本文全面总结了极化码高性能译码算法的代表性工作,包括作者提出的列表译码(SCL)、堆栈译码(SCS)、混合译码(SCH)以及优先译码(SCP),以及最为关键的CRC辅助列表译码(CA-SCL)算法。通过对比中短码长下Turbo、LDPC与Polar码的误块率性能,表明CRC-Polar级联编译码以及QUP速率适配方案具有显著优势,这是5G标准采用极化码的关键原因。

面向未来6G移动通信需求,本文简要分析了极化码的研究方向,包括最优极化码短码设计、衰落信道的编码构造、极化编码调制与HARQ、极化信息处理。这些关键技术,能够满足6G系统超高可靠、超低时延、高谱效、大容量的传输需求,有重要的应用前景。

最后,本文探讨了道家学说与极化码的关系,展示了太极八卦图与极化码的码树具有一一对应的有趣关系,希望启发读者深入思考古代传统文化与现代信息科技之间的深层次联系。

【论文信息】
K. Niu, P. Zhang, J. Dai, Z. Si, and C. Dong, “A Golden Decade of Polar Codes: From Basic Principle to 5G Applications” China Communications, vol. 20, no. 2 pp. 94-121, 2023.

扫码关注我们

中国通信

China Communications

www.cic-chinacommunications.cn

点击“阅读原文”

阅读本篇文章

相关阅读

  • 2022年 | 美团技术团队公众号最受欢迎的20篇文章

  • 时光匆匆,就要跟2022年说再见了!提前祝大家新年快乐。2013年12月4日,美团技术团队博客诞生,发表了第1篇技术文章。9年多的时间,3312个日夜,目前我们已经发布了548篇技术文章,美团技
  • 建筑立面中的构成之美,体会一下(7)

  • 转自:无非建筑(ID:onlyarch)本文已获得授权构 / 成 / 之 / 美学习时间到本文由无非建筑(微信号:OnlyArch)原创整理。图片来源于网络,版权归原作者。请勿商用。
  • 2022精选技术干货 | 阿里技术最受欢迎的20篇文章

  • 时光匆匆,2022年转瞬即过。过去一年里,阿里技术公众号重新出发,发布了53篇干货文章。感谢大家的一路关注和支持,我们梳理了2022年度阿里技术最受欢迎的20篇文章推荐给大家,也欢迎

热门文章

  • “复活”半年后 京东拍拍二手杀入公益事业

  • 京东拍拍二手“复活”半年后,杀入公益事业,试图让企业捐的赠品、家庭闲置品变成实实在在的“爱心”。 把“闲置品”变爱心 6月12日,“益心一益·守护梦想每一步”2018年四

最新文章

  • 最新!“丫丫”身体状况评估完毕

  • ,专家组评估认为,目前,“丫丫”除皮肤病导致的毛发脱落外,食欲良好,粪便性状正常,体重稳定。中方已为接返“丫丫”做好准备。丫丫身体状况如何?2月26日,中国动物园协会发表声明称,中
  • 谁打了我的9价HPV疫苗?

  • ,最近,9价HPV疫苗的接种成为了热点话题,不少市民反映“一针难求”,此前已经登记的人,还需要慢慢排队、等待通知。不过,一位同济大学的女大学生却发现,自己很早就预约的疫苗接种,却迟
  • 古代流通的大量银子,后来都去哪儿了?

  • 国家人文历史 (ID:gjrwls) | 来源 青水 | 作者 欣蕊 | 编辑本 文 约 5000 字阅 读 需 要 13 min“大人,这五百两银子是小的孝敬您的,xx的事就全仰仗您操劳了。”这是古装剧中