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信道编码技术是通信系统中确保数据传输可靠性的核心手段。自1948年香农提出的香农定理以来,人们逐渐意识到通过冗余信息的引入可以实现可靠通信。然而,初期的信道编码技术如汉明码、Golay码等在效率和性能上都有限,随着技术的发展,卷积码和Turbo码逐渐成为了通信领域的重要环节。
卷积码的出现解决了分组码在译码延时和帧同步方面的局限性。然而,其计算复杂性问题仍然存在。这个问题得到了Viterbi译码算法的有效解决,使得卷积码在GSM、IS-95 C等通信系统中得到了广泛应用。
1993年,Turbo码的发明引发了通信编码技术的革命性进展。Turbo码通过迭代译码的方法大大降低了计算复杂性,成为了3G/4G移动通信技术的主要编码方案之一。然而,随着5G技术的应对需求,Turbo码在传输速率和时延方面遇到了瓶颈。为了应对5G时代对信道编码技术的更高要求,LDPC码和Polar码逐渐成为新的焦点。
LDPC码由Robert Gallager于1962年提出,是最早提出的逼近香农极限的信道编码技术之一。由于其高效的并行译码架构,LDPC码在硬件实现上比Turbo码具有优势。Polar码由E. Arikan于2007年提出,虽然比Turbo码晚,但其兼具较低的编码和译码复杂度以及灵活的编码长度特点,使其成为5G技术的理想选择。
在5G技术推移过程中,3GPP根据不同场景需求对编码技术进行了深入调研。考虑到各场景对码率、码长和实时性要求的不同,3GPP最终决定将LDPC码作为数据信道编码方案,而Polar码则用于广播和控制信道编码。这一决策充分体现了"一刀切"的原则,既保证了技术的适应性,又考虑了实际应用中的多样性。
信道编码技术的发展历程反映了技术创新与产业需求的紧密结合。通过不断突破,信道编码技术为5G时代的网络优化提供了可能,无论是在厚度还是薄度场景下,都能以优异的性能支持日益多元化的通信需求。让技术回归本质,减少干扰,突破极限,是5G技术走向成功的必由之路。
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