業(yè)內(nèi)人士解密：5G為何采納華為的Polar碼？

　　對于時延，出于技術宅的本能，也請容許我再啰嗦一下。

　　5G NR的URLLC應用場景要求用戶面時延為0.5ms，這是4G 10ms的二十分之一。之所以要求這么高的時延，是因為我們在體驗增強現(xiàn)實、遠程控制和游戲等業(yè)務時，需要傳送到云端處理，并實時傳回，這一來回的過程時延一定要足夠低，低到用戶無法覺察到。另外，機器對時延比人類更敏感，對時延要求更高，尤其是5G的車聯(lián)網(wǎng)、自動工廠和遠程機器人等應用。

　　空口0.5ms時延意味著物理層的時延不能超過50μs，而物理層時延除了受譯碼影響，還受其它因素影響(比如同步)，這就需要譯碼的處理時延一定要低于50μs，越低越好。

　　總得來說，這就好比春節(jié)的航班，人流太多，要把幾億中國人從南到北，從東向西轉移一次，“數(shù)據(jù)量”太大，這就需要多開航班，并且加快航行速度。

　　“航班公司”5G NR表示鴨梨山大，而信道編碼表示壓力更大，層層傳遞嘛。

　　但是，這點壓力還不夠，5G表示還能抗。

　　剛才我們講了，3GPP定義了5G三大場景：eMBB，mMTC和URLLC，這些場景對應5G的AR、VR、車聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、高清視頻等等各種應用，較之3/4G只有語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，5G可繁忙多了。

　　這就對5G信道編碼提出了更高要求，需支持更廣泛的碼塊長度和更多的編碼率。比如，短碼塊應用于物聯(lián)網(wǎng)，長碼塊應用于高清視頻，低編碼率應用于基站分布稀疏的農(nóng)村站點，高編碼率應用于密集城區(qū)。如果大家都用同樣的編碼率，這就會造成數(shù)據(jù)比特浪費，進而浪費頻譜資源，這叫編碼的靈活性。

　　另外，5G還得保障更高可靠性的通信。LTE對一般數(shù)據(jù)的空口誤塊率要求初始傳輸為10%，經(jīng)過幾次重傳后，誤塊率如果低于1%即可。但是，5G要求誤塊率要降到十萬分之一。這就意味著，10萬個碼塊中，只允許信道譯碼器犯一次錯，最多只能有一個碼塊不能糾錯。

　　綜上，決定5G采用哪種編碼方式的因素就是：譯碼吞吐量、時延、糾錯能力、靈活性，還有實施復雜性、成熟度和后向兼容性等。

　　比較一下三種編碼的譯碼吞吐量、時延、糾錯能力、靈活性和實施復雜性，誰更強的呢?

　　小編查閱了最新的大量文獻，結果是：被搞得暈頭轉向，一臉懵逼。這個問題太復雜了，公說公有理婆說婆有理。

　　比如，有人認為，Turbo碼達到了瓶頸，無法處理20Gbps高速率，然而，有廠家證明，基于全并行設計的Turbo譯碼器的譯碼吞吐量能到21.9 Gbps，處理時延可達0.24μs，這也能滿足5G NR的20Gbps速率需求。

　　比如，如果用譯碼器在譯碼每一bit時執(zhí)行的Max，Min和Add操作的總次數(shù)來衡量計算復雜度，有人認為Polar碼和LDPC碼在計算復雜度上優(yōu)于Turbo碼。

　　比如，有人說Turbo不夠靈活，然而有人指出，LTE Turbo碼的碼塊長度從40到6144，一共有188 種，可以支持不同的業(yè)務，而采用多個并行處理器來同時完成碼塊譯碼的Turbo碼，能更靈活支持不同的碼塊長度。

　　小編試圖從技術的角度去找到5G選擇Polar碼或者LDPC碼的理由，然而，能力有限，把自己搞得灰頭土臉。

　　那么，我們從成熟度和向后兼容性方面看吧。

　　Turbo碼被3/4G標準采用，LDPC被WiFi標準采用，而Polar碼出現(xiàn)較晚，在5G之前還沒有任何標準采用。從這方面講，Polar碼的成熟度較低。

　　然而，華為表示不服，5G編碼標準之爭前，海外通信圈就有一篇文章瘋傳，華為表示，采用Polar碼實現(xiàn)了5G速率達到27Gbps，表示滿足5G需求沒問題。

　　至于向后兼容性。5G NR是一種全新的無線技術，是更新?lián)Q代，不是像2G—>2.5G或4G—>4.5G那樣，現(xiàn)網(wǎng)升級即可，這是要運營商買新基站設備的，所以，其實不用考慮后向兼容性。

　　不過，對于終端就是另外一回事了。現(xiàn)在的4G手機支持2G和3G，同樣，以后5G手機也要支持3G和4G。3G和4G采用Turbo碼，如果5G也采用LDPC或Polar碼，這就意味著手機要采用兩套硬件設計，而譯碼器是整個基帶處理器的重要組成部分，占據(jù)了近72%的基帶處理硬件資源和功耗，這可能會導致5G終端成本稍高一點，也可能會稍微拉長一點5G商用化的時間。

　　但是，有句老話叫磨刀不誤砍柴工。如果這一編碼方案足夠優(yōu)秀，極具潛力，那么，5G晚到一點又有什么關系呢，無非是為了更好的體驗多花一點時間而已。

　　所以，關于5G為何采納Polar碼，我們的結論是：技術分析并沒有什么卵用。因為，這一場標準之爭，在我們看來，早已超越了技術的邊界，而是綜合實力和話語權的較量。

　　Polar碼最終能夠勝出，只能說明中國通信的崛起，國際地位明顯提升，早已今非昔比。