Polar码研究与工程实践

本书由华为公司该领域的专业技术人员编写。华为的5G研究是从2009年开始的，恰好也是Arikan教授关于Polar码的论文在IEEE正式发表的那一年。5G是华为从概念到研究、标准、产业化的产品，十年的经验和教训值得我们总结和传承。 

本书系统地讨论了Polar 码的基本原理、研究内容、标准化实践和未来研究方向。全
书共4 章：第1 章从信息论角度简要介绍Polar 码的原理；第2 章从子信道可靠度评估、构造、速率匹配、混合自动重传请求、代数特性以及译码算法和硬件实现等方面对Polar码的研究内容进行逐一叙述；第3 章对3GPP NR 5G 标准中Polar 码的使用进行了解读；第4 章列举了一些Polar 码研究的未来方向。

童文博士：IEEE Fellow，华为Fellow，华为5G首席科学家，华为无线网络CTO，华为通信技术实验室主任，WiFi联盟董事会主任，加拿大国家工程院Fellow，2018年获得由国际电气与电子工程师协会（IEEE）授予的“杰出行业领袖奖”。

第 1章 Polar码–一种香农容量可达的信道编码 1

1.1 信息论与编码理论 2

1.2 信道极化与Polar码 6

1.2.1 信道极化理论 6

1.2.2 SC译码算法与Polar码 9

1.3 Polar码理论到实践 16

1.4 5G需求与Polar码 17

第 2章 Polar码工程化研究 19

2.1 子信道可靠度评估和排序序列 21

2.1.1 对称信道容量和巴氏参数 22

2.1.2 一般B-DMC下的子信道可靠度评估 22

2.1.3 基于PW公式的子信道可靠度评估 27

2.2 构造 34

2.2.1 Polar码的码谱 34

2.2.2 CA-Polar级联码 42

2.2.3 PC-Polar级联码 45

2.3 速率匹配 53

2.3.1 基于打孔/缩短到速率匹配设计原则 54

2.3.2 基于重构的速率匹配 55

2.3.3 基于固定序列的速率匹配 61

2.4 混合自动重传请求 68

2.4.1 Polar码的IR-HARQ方案 69

2.4.2 基于极化核扩展的Polar码IR-HARQ方案 74

2.5 Polar码的代数特性及应用 82

2.5.1 循环移位与变换 82

2.5.2 广义重排与变换 86

2.5.3 应用 94

2.6 冻结比特的设计与应用 98

2.6.1 辅助早停译码 98

2.6.2 提升分布式CRC的早停比例 99

2.6.3 加密通信 101

2.7 译码算法演进与硬件实现 101

2.7.1 译码算法概览 102

2.7.2 SCL译码算法优化设计 105

2.7.3 SCL译码硬件优化设计 113

2.7.4 Polar译码器的硬件实现 121

第3章 3GPP NR中的Polar码 129

3.1 编码流程 132

3.1.1 CRC选择与分段 134

3.1.2 序列 136

3.1.3 辅助比特与Polar编码 142

3.1.4 速率匹配和信道交织 145

3.2 上行控制信息（UCI）信道编码流程 150

3.3 下行控制信息（DCI）信道编码流程 153

3.4 物理广播信道（PBCH）信道编码流程 155

第4章 Polar码研究展望 159

4.1 Polar码构造研究 161

4.1.1 基于Polar码的广义级联码设计 161

4.1.2 混合极化核Polar码 162

4.1.3 卷积极化码 164

4.2 Polar码编码调制 166

4.3 Polar码与AI 167

缩略语 171

参考文献 175