1.2.3　NR对新编码方案的选择

由于无线通信的空间传播信道会经历大尺度衰落和小尺度衰落，以及系统内和系统间也可能存在同频或邻频干扰，因此无线通信系统通常都会采用前向纠错码，保证数据传输的可靠性。信道编码作为历代无线通信系统中最重要的关键技术之一，被通信领域技术人员持续研究和探索。早期的移动通信系统，如GSM、IS-95 CDMA等，一般都采用卷积编码，采用维特比（Viterbi）译码。后续3G和4G为了支持高速率多媒体业务和移动互联网业务，数据信道均采用了Turbo编码方案，控制信道分别采用了卷积编码和咬尾卷积码（Tail-bit Convolutional Code，TBCC）。5G需要满足大带宽、高速率、低时延、高可靠性的业务需求，这使得业界对5G的新编码充满了期待。

在标准化过程中，5G的数据信道编码选择主要聚焦在Turbo码和低密度奇偶校验码（Low-Density Parity-Check code，LDPC）两者之间进行选择。由于5G要承载的eMBB业务相比4G在系统吞吐量方面大幅提高，下行需要满足20 Gbps的峰值吞吐率，上行需求需要满足10 Gbps的峰值吞吐率。因此，尽管Turbo码在4G被成熟应用，且在交织器方面做了并行处理的优化，但其在大码块译码性能、超高吞吐率译码时延等方面还是不能满足未来5G大带宽高吞吐量的业务需求。LDPC编码虽然一直未在3GPP的前几代移动通信系统中使用，但这种编码方案已经被提出几十年了，且已经被广泛用于数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）、无线局域网（WLAN）等通信领域中。LDPC具有的译码复杂度低、非常适合并行译码、大码块高码率的译码性能好、具有逼近香农限的优异性能，使得LDPC天然适合5G的大带宽高吞吐率的业务需求。从实际产品化和产业化角度，LDPC最终芯片化后在译码时延、芯片效率面积比、芯片功耗、器件成本等方面也都有明显的优势。3GPP经过几轮会议讨论，最终确定LDPC编码为NR的数据信道的编码方案。

相比数据信道，控制信道编码的主要特征差别是可靠性要求更高，且编码的数据块长度较小。由于LDPC在短码性能上没有优势，因此NR的控制信道编码主要在4G的咬尾卷积码（TBCC）和Polar码两者之间进行取舍。Polar编码作为2008年才被提出的一种全新的编码方案，短码的优势非常明显。Polar码能够获得任意低的码率、任意的编码长度，中低码率的性能优异，且理论分析没有误码平层。经过充分评估，Polar码在控制信道传输方面的性能要更优于TBCC码，因此最终确定了Polar码为NR的控制信道的编码方案。

可以说，NR采用了全新的信道编码方案替代了原有4G的信道编码方案，一方面是由于5G新业务、新需求的驱动力，必须采用新的技术才能支持更高的性能需求。另一方面，由于信道编码在整个无线通信底层的系统方案和系统框架中的功能相对比较独立，信道编码方案本身的替换不会对其他功能模块产生影响。总之，5G采用全新的信道编码方案，为5G支持全新业务和打造强大的空口能力提供了有力的底层关键技术的支撑。