面向6G的極化編碼鏈路自適應(yīng)技術(shù)

【摘? 要】作為第一種達(dá)到信道容量的高性能編碼，極化碼（Polar Code）是未來(lái)6G數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾蜻x方案，由此提出了面向6G的極化編碼鏈路自適應(yīng)傳輸框架。在此框架下，高性能的級(jí)聯(lián)極化編碼方案，逼近有限碼長(zhǎng)信道容量極限;通用的極化編碼速率適配，支持高效HARQ機(jī)制;靈活的極化編碼調(diào)制，顯著提升鏈路頻譜效率。極化編碼鏈路自適應(yīng)方案能夠顯著提升無(wú)線傳輸性能，滿足超高可靠低時(shí)延與高頻譜效率傳輸要求，在未來(lái)6G數(shù)據(jù)傳輸中有廣泛的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】極化碼;信道極化;極化編碼調(diào)制;極化編碼鏈路自適應(yīng);極化編碼HARQ

0? ?引言

2019年9月，芬蘭奧陸大學(xué)發(fā)布了全球第一個(gè)6G白皮書(shū)，標(biāo)志著移動(dòng)通信技術(shù)的爭(zhēng)奪焦點(diǎn)，正從第五代移動(dòng)通信（5G）轉(zhuǎn)向第六代移動(dòng)通信（6G）。文獻(xiàn)[1]、[2]指出，未來(lái)6G移動(dòng)通信需要同時(shí)滿足高可靠低時(shí)延（中斷概率小于10-6、通信時(shí)延達(dá)到50～100 μs）與高頻譜效率（峰值速率達(dá)到100 Gbit/s～1 Tbit/s）的性能要求。為了應(yīng)對(duì)這些艱巨挑戰(zhàn)，迫切要求6G無(wú)線鏈路傳輸技術(shù)取得突破。

2009年，土耳其學(xué)者Ar?kan在文獻(xiàn)[3]提出了極化碼（Polar Code），首次以構(gòu)造性方法證明信道容量漸近可達(dá)。極化碼發(fā)明10年來(lái)，成為信道編碼領(lǐng)域的熱門研究方向。2016年11月，極化碼入選5G移動(dòng)通信的控制信道編碼候選方案，并最終寫入5G標(biāo)準(zhǔn)[4-5]。極化碼作為5G控制信道的編碼標(biāo)準(zhǔn)，只是實(shí)用化的一小步，在數(shù)據(jù)信道中應(yīng)用極化碼才具有更重大的意義。

為了應(yīng)對(duì)6G數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)挑戰(zhàn)，基于極化編碼的鏈路自適應(yīng)傳輸將是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的一種候選技術(shù)。本文旨在介紹滿足6G傳輸需求的極化編碼鏈路自適應(yīng)技術(shù)，展望極化碼在6G數(shù)據(jù)信道中的應(yīng)用前景。

1? ? 極化編碼的6G數(shù)據(jù)鏈路框架

1.1? 極化編碼

極化碼基于信道極化現(xiàn)象設(shè)計(jì)，它最早由Ar?kan引入[3]，是指將一組可靠性相同的二進(jìn)制對(duì)稱輸入離散無(wú)記憶信道（B-DMC）W采用遞推編碼的方法，變換為一組有相關(guān)性的、可靠性各不相同的極化子信道的過(guò)程，隨著碼長(zhǎng)（即信道數(shù)目）的增加，這些子信道呈現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象。

一般地，對(duì)于給定的B-DMC信道W，可以采用不同的構(gòu)造方法[5-6]，評(píng)估N個(gè)子信道的可靠性。其中K個(gè)高可靠的子信道集合A，稱為信息集合，用于承載信息比特，而剩余的N-K個(gè)低可靠子信道集合Ac，用于承載收發(fā)兩端都已知的固定比特（一般默認(rèn)為全零），稱為凍結(jié)比特（Frozen Bit）。

給定（N，K）極化碼，信息位長(zhǎng)度為K，編碼長(zhǎng)度為N，則編碼器輸入比特序列由信息比特與凍結(jié)比特構(gòu)成，表示為u1N=（u1 ，u2，…，uN ）=（u，u）。令x1N=（x1 ，x2，…，xN）表示編碼比特序列。則極化碼的原始編碼表示如下：

x1N=u1NGN? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

其中編碼生成矩陣 GN=BNFn，BN是排序矩陣，完成比特反序操作，F(xiàn)n表示矩陣F進(jìn)行n次Kronecker積操作，實(shí)質(zhì)上是Hadamard變換矩陣。由于采用蝶形結(jié)構(gòu)編碼，極化碼的編碼復(fù)雜度為O（N1gN）[3]。

極化碼也可以采用簡(jiǎn)化編碼方式，5G NR就采用這種方式[4]，即：

x1N=u1NFn? ? ? ? ? ? ? ? （2）

對(duì)比公式（1）可知，其編碼過(guò)程直接進(jìn)行Hadamard變換，不必再進(jìn)行比特反序操作。Ar?kan在文獻(xiàn)[3]中證明這兩種編碼形式是等價(jià)的。公式（2）的編碼過(guò)程更簡(jiǎn)單，但在譯碼端需要調(diào)整接收信號(hào)的順序。

1.2? 數(shù)據(jù)鏈路框架

為了滿足高可靠低時(shí)延與高頻譜效率的6G傳輸需求，我們提出了圖1所示的極化編碼鏈路自適應(yīng)框架。

如圖1所示，這一框架是級(jí)聯(lián)極化編碼/HARQ/調(diào)制的組合。在發(fā)送端，首先進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）編碼，接著進(jìn)行極化碼編碼，然后再基于HARQ機(jī)制進(jìn)行速率適配（包括鑿孔/縮短/重復(fù)等操作），最后進(jìn)行編碼比特到星座信號(hào)的映射操作。

相應(yīng)地，在接收端，首先進(jìn)行信道估計(jì)與軟解調(diào)，生成比特級(jí)對(duì)數(shù)似然比（LLR）信息，同時(shí)提取信道質(zhì)量信息（CQI），反饋到發(fā)送端。接著，基于HARQ的重傳方式，進(jìn)行信號(hào)合并、解速率適配與解交織等操作，將合并處理的LLR信息送入一個(gè)或多個(gè)極化碼譯碼器。最后，根據(jù)譯碼輸出進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過(guò)則產(chǎn)生ACK信令，如果不通過(guò)則產(chǎn)生NACK信令反饋到發(fā)送端。

需要強(qiáng)調(diào)的是，為了適應(yīng)無(wú)線信道的動(dòng)態(tài)時(shí)變衰落特征，這一框架需要采用鏈路自適應(yīng)機(jī)制，包括了碼率、重傳方式與調(diào)制階數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整。基于接收端反饋的CQI信息，發(fā)送端進(jìn)行調(diào)制階數(shù)與編碼碼率的調(diào)整，一般而言，信道質(zhì)量差、低信噪比條件下，采用低碼率（R<1/2）與低階調(diào)制（QPSK），而當(dāng)信道質(zhì)量變好或高信噪比條件下，則采用高碼率（R>1/2）與高階調(diào)制（16/64/256QAM）。基于接收端反饋的ACK/NACK信令與CQI信息，發(fā)送端選擇蔡司合并（CC， Chase Combination）或增量冗余（IR， Incremental Redundancy）重傳模式，調(diào)整速率適配圖樣，產(chǎn)生重傳編碼比特序列。

實(shí)際上，一般通信系統(tǒng)中也廣泛存在可靠性差異導(dǎo)致的廣義極化現(xiàn)象，例如星座調(diào)制的各個(gè)比特具有不同的可靠性[5]。上述框架就是基于廣義極化思想設(shè)計(jì)的極化編碼/調(diào)制整體極化系統(tǒng)。采用極化編碼、HARQ與高階調(diào)制，能夠逼近信道容量極限，大幅度提升6G系統(tǒng)性能。

下面從極化編碼與構(gòu)造、極化編碼HARQ與極化編碼調(diào)制三個(gè)方面，分析與設(shè)計(jì)極化編碼鏈路自適應(yīng)系統(tǒng)。

2? ?高性能極化編譯碼與構(gòu)造

Ar?kan最早提出了串行抵消（SC）極化碼譯碼算法[3]，碼長(zhǎng)無(wú)限長(zhǎng)條件下，采用這一次優(yōu)算法即可達(dá)到信道容量極限。但在有限碼長(zhǎng)下，采用單獨(dú)極化編碼以及SC譯碼的性能較差。為了提高極化碼有限碼長(zhǎng)性能，人們采用了CRC級(jí)聯(lián)極化碼以及高性能譯碼算法，在有限碼長(zhǎng)條件下，相對(duì)于Turbo、LDPC碼有顯著的性能增益[6]。為了滿足6G超高可靠性要求，需要進(jìn)一步探索極化碼的各種實(shí)用化構(gòu)造技術(shù)。

2.1? 高性能極化短碼構(gòu)造

為了探索極化碼短碼的極限性能，筆者在文獻(xiàn)[7]中提出了高性能極化碼編譯碼方案。如圖2所示，發(fā)送端包括CRC編碼器與極化碼編碼器，接收端采用的是一種混合譯碼算法。該算法由CRC輔助的自適應(yīng)串行抵消列表（SCL）譯碼算法與CRC輔助的球譯碼（SD）算法組成。

針對(duì)CRC級(jí)聯(lián)極化碼，我們?cè)诙檀aN=64， 128情況下進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。短碼條件下，CRC碼的結(jié)構(gòu)非常重要，會(huì)顯著影響整個(gè)級(jí)聯(lián)碼的最小漢明距離與重量譜分布。經(jīng)過(guò)精確計(jì)算與枚舉搜索，文獻(xiàn)[7]得到了各種碼率下最優(yōu)的CRC生成多項(xiàng)式。通過(guò)優(yōu)化CRC生成多項(xiàng)式，可以顯著提高級(jí)聯(lián)碼的整體性能。

高性能譯碼算法是提升極化碼有限碼長(zhǎng)性能的關(guān)鍵。筆者[8]以及Tal和Vardy[9]同時(shí)提出了列表SC算法（SCL），另外還提出了堆棧SC算法[10]與SCH算法[11]，這些算法相比于SC譯碼，性能有顯著改進(jìn)。進(jìn)一步，筆者提出的CRC輔助的SCL/SCS譯碼算法（CA-SCL/SCS）[12]以及Li等人提出的自適應(yīng)CA-SCL算法[13]，極大增強(qiáng)了譯碼性能。對(duì)于短碼極化碼，筆者在文獻(xiàn)[14]、[15]中提出了低復(fù)雜度的球譯碼（SD）算法，達(dá)到最大似然（ML）譯碼性能。

為了探索級(jí)聯(lián)極化碼的極限性能，我們提出了圖2所示的CRC輔助混合譯碼算法（A-HD）。其基本思想是，譯碼器首先啟動(dòng)自適應(yīng)CA-SCL算法，假設(shè)未達(dá)到預(yù)設(shè)最大列表規(guī)模Lmax，已經(jīng)有路徑通過(guò)CRC校驗(yàn)，則提前結(jié)束譯碼;反之，如果L=Lmax還沒(méi)有路徑通過(guò)CRC校驗(yàn)，則說(shuō)明當(dāng)前錯(cuò)誤較為惡劣，此時(shí)利用SCL譯碼結(jié)果重新計(jì)算CRC比特并設(shè)置初始半徑，進(jìn)行CA-SD譯碼，得到最終結(jié)果。

在AWGN信道下，針對(duì)表1的級(jí)聯(lián)極化碼，圖3給出了誤塊率（BLER）仿真結(jié)果。其中碼長(zhǎng)N=128，碼率R=1/3，1/2，2/3，譯碼算法包括混合譯碼（CA-HD）、自適應(yīng)CA-SCL譯碼（ADSCL）、固定列表CA-SCL譯碼，虛線表示基于正態(tài)近似（NA， Normal Approximation）的差錯(cuò)性能下界。這個(gè)理論下界是文獻(xiàn)[16]提出的有限碼長(zhǎng)信道容量極限。另外，ADSCL與CA-HD的最大列表規(guī)模都為L(zhǎng)max=1024。

由圖3可知，不同碼率條件下，當(dāng)采用固定的列表L=32時(shí)，相比于NA下界，都有明顯的性能損失。ADSCL雖然列表規(guī)模達(dá)到了1 024，但性能仍然比CA-HD略差。并且在各種碼率下，CA-HD的譯碼性能都接近了理論極限，例如R=1/2，BLER=10-3時(shí)，CA-HD與NA只相差0.025 dB，幾乎達(dá)到了有限碼長(zhǎng)容量極限。

Ar?kan在2019年的Shannon Lecture講演中提到，為了達(dá)到有限碼長(zhǎng)容量極限，需要采用卷積碼與極化碼的級(jí)聯(lián)方案，并且要采用序列譯碼算法，這就是所謂的PAC編碼[17]。文獻(xiàn)[7]的結(jié)果表明，采用經(jīng)過(guò)優(yōu)化的CRC-Polar級(jí)聯(lián)編碼與混合譯碼算法，也能夠逼近容量極限，與PAC方案性能類似。并且PAC碼的碼率難以靈活調(diào)整，而CRC-Polar級(jí)聯(lián)編碼適用于多種碼率，具有更強(qiáng)的普適性，能夠適應(yīng)6G鏈路碼率自適應(yīng)的傳輸需求。

2.2? 極化碼速率適配方案

極化碼的原始編碼，要求碼長(zhǎng)滿足2的整數(shù)次冪的約束。而在無(wú)線鏈路的HARQ傳輸中，要求信道編碼通過(guò)改變碼長(zhǎng)進(jìn)行靈活的碼率配置。因此，碼長(zhǎng)約束條件限制了極化碼在HARQ中的應(yīng)用。

在實(shí)際應(yīng)用中，假定信息比特長(zhǎng)度為K，實(shí)際的編碼碼長(zhǎng)M不一定是2的冪次，因此需要采用速率匹配，將原始碼長(zhǎng)N調(diào)整為實(shí)際碼長(zhǎng)M。主流的速率匹配方案包括：鑿孔（Puncturing）和縮短（Shortening）。前者的特點(diǎn)是鑿孔位置的編碼比特任意取值，而譯碼器無(wú)法獲知這些比特取值，因此LLR設(shè)置為0。而后者特點(diǎn)是縮短位置的編碼比特固定取值（例如0），這樣譯碼器先驗(yàn)已知其比特取值，LLR設(shè)置為。圖4給出了等均勻鑿孔（QUP）方案與反序等均勻縮短（RQUS）方案操作原理與示例。

筆者在文獻(xiàn)[18]中提出了QUP鑿孔方式，其原理如圖4（a）所示。圖中給出的是N比特的鑿孔表，其中0表示將編碼比特鑿孔，而1表示保留原編碼比特。在5G NR標(biāo)準(zhǔn)中采用簡(jiǎn)化編碼形式，參見(jiàn)公式（2），則只需要鑿掉開(kāi)頭的N-M個(gè)比特，而保留后續(xù)的M個(gè)比特。而如果采用原始編碼形式，即公式（1），則原始鑿孔表需要經(jīng)過(guò)比特反序操作，這樣鑿孔位置就近似均勻分散在整個(gè)編碼碼字中，因此得名為準(zhǔn)均勻鑿孔（QUP）。這兩種鑿孔方式是等價(jià)的。圖4（c）給出了原碼長(zhǎng)N=8，鑿孔3比特，得到實(shí)際碼長(zhǎng)M=5的QUP鑿孔示例。容易看出，對(duì)于5G NR標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)在比特序號(hào)集合{1， 2， 3}中鑿掉這3個(gè)比特，而對(duì)于原始編碼方式，需要在比特序號(hào)集合{1， 3， 5}中鑿掉這3個(gè)比特。

類似地，文獻(xiàn)[19]、[20]提出了RQUS鑿孔方式，其原理如圖4（b）所示。5G編碼形式只需要縮短結(jié)尾的N-M個(gè)比特，而保留開(kāi)頭的M個(gè)比特。而原始編碼形式，由于需要經(jīng)過(guò)比特反序操作，縮短位置就近似均勻分散在整個(gè)編碼碼字中。這兩種鑿孔方式也是等價(jià)的。圖4（d）給出了原碼長(zhǎng)，縮短3比特，得到N=8實(shí)際碼長(zhǎng)M=5的RQUS縮短示例。容易看出，對(duì)于5G NR標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)在比特序號(hào)集合{6， 7， 8}中縮短這3個(gè)比特;而對(duì)于原始編碼方式，需要在比特序號(hào)集合{4， 6， 8}中縮短這3個(gè)比特。

上述QUP/RQUS方案就是5G NR標(biāo)準(zhǔn)中采用的速率適配方式[4]，筆者在文獻(xiàn)[19]中證明，這兩種方式能夠保證重量譜近似最優(yōu)。

另外，針對(duì)Rayleigh信道的極化碼構(gòu)造，也是HARQ應(yīng)用的重要問(wèn)題。筆者在文獻(xiàn)[21]中提出了兩種容量等效的構(gòu)造方法，能夠以較低復(fù)雜度獲得子信道可靠性的高精度評(píng)估，可以作為極化碼在6G無(wú)線衰落信道中編碼構(gòu)造的基本參考。

3? ? 極化編碼HARQ

極化編碼HARQ方案主要分為兩大類：基于蔡司合并的HARQ與基于增量冗余的HARQ，下面簡(jiǎn)述代表性的方案。

3.1? 基于蔡司合并的HARQ方案

筆者在文獻(xiàn)[22]基于QUP鑿孔方式，提出了極化編碼的CC-HARQ傳輸方案，其流程如圖5所示。

在發(fā)送端，信息比特序列經(jīng)過(guò)極化編碼得到編碼碼字，經(jīng)過(guò)QUP鑿孔后得到實(shí)際發(fā)送的編碼碼字，送入無(wú)線信道。在接收端，如果譯碼結(jié)果的CRC校驗(yàn)失敗，則向反饋信道發(fā)送NACK信號(hào)，要求發(fā)送端進(jìn)行重傳。發(fā)送端將再次傳輸全部的編碼碼字，接收端收到重傳碼字后，將之前各次接收到的LLR序列與當(dāng)前接收的重傳LLR序列疊加，再進(jìn)行再譯碼。傳輸過(guò)程將一直持續(xù)，直到譯碼成功或者達(dá)到最大傳輸次數(shù)。

極化編碼CC-HARQ每次重傳的都是同一個(gè)碼字，因此更容易與其它信號(hào)處理技術(shù)（如調(diào)制、多天線傳輸?shù)龋┻M(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。但由于重傳整個(gè)碼字，冗余較多，其鏈路吞吐率會(huì)降低。

3.2? 基于增量冗余的HARQ方案

為了進(jìn)一步提高HARQ的鏈路吞吐率，筆者在文獻(xiàn)[23]提出了基于QUP鑿孔的IR-HARQ傳輸方案，其流程如圖6所示。

IR-HARQ方案與CC-HARQ方案不同之處在于，前者送入發(fā)送端緩存的數(shù)據(jù)并不是鑿孔后的編碼碼字，而是一部分待重傳的信息序列。若接收端譯碼失敗，則反饋NACK信號(hào)，發(fā)送端選擇最容易出錯(cuò)的一些信息比特，不進(jìn)行編碼直接送入信道重傳，接收端則利用重傳的LLR信息去輔助譯碼。

3.3? 極化擴(kuò)展HARQ方案

文獻(xiàn)[24]提出了一種基于極化矩陣擴(kuò)展的IR-HARQ傳輸方案，簡(jiǎn)稱為極化擴(kuò)展（PE： Polar Extension）HARQ方案，其流程如圖7所示。

該方案同樣基于QUP鑿孔方式，其關(guān)鍵步驟是擴(kuò)展碼長(zhǎng)，并重建一個(gè)低碼率的極化碼。在發(fā)送端，當(dāng)擴(kuò)展極化碼時(shí)，首先恢復(fù)先前的鑿孔位。如果需要更多位，則應(yīng)擴(kuò)展母碼長(zhǎng)度。在重構(gòu)極化碼時(shí)，根據(jù)構(gòu)造算法確定擴(kuò)展部分的新信息比特和原始部分的冗余比特（不可靠信息），將冗余比特復(fù)制到新信息位置，然后將冗余比特作為極化碼的凍結(jié)位處理。在接收端，基于SC譯碼順序，新的信息比特將在冗余比特之前譯碼，并且已經(jīng)譯碼的信息比特可以作為相應(yīng)位置的凍結(jié)比特值。由此，所有信息比特都在最可靠的子信道上。

PE-HARQ方案中，基于擴(kuò)展極化矩陣生成的增量編碼比特，容易與先前發(fā)送的編碼比特串接以形成更低碼率的極化碼。該方案既具有長(zhǎng)碼的編碼增益，又具有多重傳輸?shù)姆旨鲆妗?/p>

3.4? 極化碼的HARQ方案性能對(duì)比

圖8給出了AWGN信道下，基于速率適配的鑿孔Turbo碼（RCPT）、不規(guī)則重復(fù)累積碼（RCIRA）（一種LDPC碼）的HARQ方案，以及極化編碼的CC-HARQ與IR-HARQ方案的吞吐率性能。

如圖8所示，極化編碼CC-HARQ方案比Turbo碼和LDPC碼的IR-HARQ方案的效果稍差。在低信噪比情況下，前者相比較后兩者的性能損失約為1.0 dB。隨著信噪比的增加，該方案與Turbo/LDPC編碼方案的性能差距變小。而極化編碼IR-HARQ方案受益于額外的編碼增益，吞吐率性能遠(yuǎn)好于Turbo編碼HARQ方案，并且相比于LDPC編碼HARQ方案也有提升。

與CC-HARQ方案相比，IR-HARQ方案可以獲得額外的編碼增益，吞吐率更高，且實(shí)現(xiàn)靈活。但是CC-HARQ方案相比IR-HARQ方案復(fù)雜度較低，所需存儲(chǔ)空間也較小，在譯碼器緩存、譯碼時(shí)延、反饋鏈路負(fù)荷以及與其它技術(shù)的兼容性等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。PE-HARQ方案是IR-HARQ方案的進(jìn)一步改進(jìn)，可以提高有限碼長(zhǎng)下的傳輸性能，能顯著提升吞吐率。但該方案編碼過(guò)程需要額外的模二加操作，會(huì)增加一定的復(fù)雜度。面向6G系統(tǒng)需求的高性能Polar-HARQ方案還需要進(jìn)一步研究。

4? ?調(diào)制極化

由于星座調(diào)制信號(hào)承載多個(gè)比特，每個(gè)比特對(duì)應(yīng)的子信道可靠性有差異，因此可以看作廣義的信道極化，稱為調(diào)制極化。圖9給出了16QAM，采用集分割映射的調(diào)制極化示例。由圖9可知，16QAM的四個(gè)調(diào)制極化子信道的容量有顯著差異，比特1對(duì)應(yīng)的子信道容量最小，可靠性差，而比特4相應(yīng)的容量最大，可靠性高。

充分利用編碼極化與調(diào)制極化效應(yīng)，可以設(shè)計(jì)與優(yōu)化極化編碼調(diào)制系統(tǒng)，一般包括比特交織極化編碼調(diào)制（BIPCM）與多級(jí)極化編碼調(diào)制（MLC-PCM）兩種結(jié)構(gòu)[25-27]。圖10給出了Rayleigh信道下，調(diào)制方式為QPSK/16QAM/64QAM，碼長(zhǎng)為512，碼率為1/2與2/3，極化編碼調(diào)制（PCM）與LTE Turbo編碼調(diào)制在誤塊率（BLER）為10-4的頻譜效率對(duì)比。極化碼編碼采用文獻(xiàn)[6]構(gòu)造，譯碼采用CA-SCL算法。Turbo碼編碼采用LTE標(biāo)準(zhǔn)，譯碼采用Log-MAP算法。

由圖10可知，Rayleigh信道下，PCM相對(duì)于Turbo編碼調(diào)制有1～2.5 dB的性能增益，并且，調(diào)制階數(shù)越高，性能增益越大。6G系統(tǒng)將會(huì)應(yīng)用超高階調(diào)制，例如1024/4096 QAM，可以預(yù)見(jiàn)采用極化編碼調(diào)制是提高頻譜效率的有效手段。

5? ? 結(jié)束語(yǔ)

極化碼是最近十年信道編碼領(lǐng)域的重大突破，具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。IEEE通信學(xué)會(huì)發(fā)布的極化碼最佳讀物[4]，精選了極化碼領(lǐng)域的50篇重要文獻(xiàn)，作者有三篇論文（參考文獻(xiàn)[6]、[11]、[21]）入選，有興趣了解極化碼研究全貌的讀者可以查閱。

未來(lái)6G無(wú)線鏈路要求滿足高可靠低時(shí)延與高頻譜效率的傳輸需求，對(duì)于編碼調(diào)制設(shè)計(jì)提出了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，本文提出了極化編碼鏈路自適應(yīng)傳輸框架。在這一框架下，采用優(yōu)化的CRC級(jí)聯(lián)極化碼，能夠逼近有限碼長(zhǎng)容量極限，滿足6G超高可靠數(shù)據(jù)傳輸要求。進(jìn)一步，采用通用鑿孔/縮短速率適配方式，設(shè)計(jì)高效的CC/IR-HARQ機(jī)制，能夠改善6G無(wú)線鏈路傳輸性能。最后，采用極化編碼調(diào)制方案，充分挖掘調(diào)制極化效應(yīng)，能夠極大提升頻譜效率，滿足6G高頻譜效率傳輸需求。

綜上所述，極化編碼鏈路自適應(yīng)傳輸技術(shù)，是滿足未來(lái)6G移動(dòng)通信需求的重要候選技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介

牛凱（orcid.org/0000-0002-8076-1867）：現(xiàn)任北京郵電大學(xué)教授，中國(guó)電子學(xué)會(huì)信息論分會(huì)副主任委員，主要研究方向?yàn)樾畔⒄撆c信道編碼，先后主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目與863項(xiàng)目，在IEEE重要學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議發(fā)表論文200篇，其中SCI檢索58篇，設(shè)計(jì)的極化碼高性能編譯碼算法成為5G標(biāo)準(zhǔn)主流方案。