為了滿足NR網(wǎng)絡(luò)中eMBB, mMTC和URLLC等典型場(chǎng)景更高數(shù)據(jù)速率和多樣化要求，強(qiáng)大而靈活的信道編碼方案是NR接入技術(shù)的基本部分之一。 在RAN1#會(huì)議中討論了各種信道編碼方案，3GPP對(duì)卷積碼、 turbo 碼、polar碼和LDPC碼都進(jìn)行了評(píng)估。

        3GPP在5G/NR網(wǎng)絡(luò)上行/ 下行控制信道中采用了Polar碼。為了提高Polar碼的性能，提出了級(jí)聯(lián)編碼和組合譯碼方案。

什么是Polar碼？

        Polar碼可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制輸入與信道容量無(wú)對(duì)稱關(guān)系，其編譯碼復(fù)雜度為 O (N log N) ，其中N是碼長(zhǎng)。目前他們是唯一的一類(lèi)信道碼，證明可實(shí)現(xiàn)容量與結(jié)構(gòu)的兼顧。

5G（NR）中Polar碼類(lèi)型

        為了提高Polar碼的性能，提出了級(jí)聯(lián)編碼和組合譯碼方案

·                 CRC級(jí)聯(lián)Popar碼((CA級(jí)聯(lián)碼)采用單一奇偶校驗(yàn)碼級(jí)聯(lián)和多重CRC級(jí)聯(lián)。

·                 奇偶校驗(yàn)級(jí)聯(lián)Popar碼(PC-Polar碼)

Polar碼結(jié)構(gòu)

        Polar碼采用二進(jìn)制輸入的對(duì)稱無(wú)記憶信道 w (表示為2乘2矩陣)遞歸應(yīng)用線性極化變換構(gòu)造極坐標(biāo)碼。 重復(fù)使用轉(zhuǎn)換n log2(n)次，得到一個(gè) n 乘 n 的矩陣，表示 n 克羅內(nèi)克積。 極性編碼利用一種稱為通道極化的現(xiàn)象。 上述轉(zhuǎn)換結(jié)合一個(gè)連續(xù)的取消解碼器結(jié)構(gòu)，將 n 個(gè)可用信道(n 個(gè)信道使用)轉(zhuǎn)換成另一組 n 個(gè)位信道，稱為合成信道，使得這些位信道的容量趨于0(完全不可靠)或1(完全可靠) ，當(dāng) n 變?yōu)闊o(wú)窮大時(shí)。

        事實(shí)上可靠信道的比例k趨向于原始通信信道的容量。 數(shù)據(jù)通過(guò)在 k 可靠信道上放置信息位和在 n-k 不可靠信道上放置固定位(通常為零)來(lái)進(jìn)行通信。 不可靠信道上的這些比特被稱為凍結(jié)比特，它們的位置集被稱為凍結(jié)集 f 的大小為 n-k。凍結(jié)的比特和凍結(jié)的集合被編碼器和解碼器都知道。通過(guò)這種方式構(gòu)造了碼長(zhǎng) n、信息字長(zhǎng) k 和碼率 rk / n 的極坐標(biāo)碼。

•                極性編碼結(jié)構(gòu)允許根據(jù)凍結(jié)集 f 的大小選擇不同的速率。

•                它只允許長(zhǎng)度為2的冪，即 n 2n。 

•                其他長(zhǎng)度的極性編碼可以通過(guò)穿刺或縮短來(lái)構(gòu)建。 在屏蔽過(guò)程中，有些碼位沒(méi)有被傳輸，而在縮短過(guò)程中，有些系統(tǒng)碼位被設(shè)置為零而沒(méi)有被傳輸。

Polar碼的優(yōu)點(diǎn)

        Polar碼的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于同一個(gè)編碼器可存在不同類(lèi)型的解碼器。 因此Polar碼適用于各種不同需求的場(chǎng)合。 相比之下，其他候選方案，如 turbo 編碼、 LDPC 編碼和(tb)CCS不能提供這種靈活性。 當(dāng)增加塊大小時(shí)，turbo譯碼器的功率和面積效率迅速惡化。 Ldpc 碼通常在大塊和高速率情況下表現(xiàn)良好，低于1 / 2的性能很差。 值得注意的是，這樣的碼率范圍可能是最常見(jiàn)的情況下eMBB的情況。 表1總結(jié)了不同信道編碼方案的適用性。 灰度方塊表示信道編碼方案不能滿足該應(yīng)用的要求。

        此外，Polar碼的性能隨著SCL解碼器列表大小的增加而不斷提高。 根據(jù)我們的模擬，直到2048年，我們還沒(méi)有觀察到任何性能飽和。 相比之下，我們觀察到 turbo 碼和LDPC碼的性能隨著譯碼迭代次數(shù)的增加而飽和。 因此，運(yùn)營(yíng)商可以不斷提高系統(tǒng)容量與新的ASIC技術(shù)。 例如，當(dāng)列表大小從32增加到128時(shí)(譯碼復(fù)雜度增加約4倍) ，對(duì)于某些控制信道，鏈路的性能將增加0.5 ~ 0.7 db。 因此，系統(tǒng)的容量可以簡(jiǎn)單地增加了新的極性解碼芯片的可用性。

原文來(lái)自：http://www.techplayon.com/