5G标准中，38.200系列讲的什么？物理层，Polar极化码，LDPC码在这讲清了|163

上周，我把5G标准38.200系列翻译成了中文版，具体如下：（可点击查看）

5G标准（R15）中文版：38.201物理层概述（11页）
5G标准（R15）中文版：38.202物理层提供的服务（12页）
5G标准文档中文版之三：物理层信道与调制（全文88页，免费下载）
5G标准文档中文版之四：物理层复用与信道编码（全文92页，免费下载）
5G标准文档中文版之五：物理层的数据流程（全文91页，免费下载）
5G标准文档中文版之六：物理层的控制流程（全文89页，免费下载）
5G标准文档中文版之七：物理层的测量过程（13页，免费下载）

总计395页，大约15万字。当然，借助了一些翻译软件的辅助，才有这个效率，但通信中的词汇不是软件所能理解的，需要不断的校验和纠错，还有不少微信好友发来错误提示和建议，非常感谢。

有时也不仅感叹通信系统的复杂性，一个物理层的标准，就有这么一大摞。好了，废话不多说，今天就进行一个小结。

38.200系列讲的什么？

——对，是物理层

无线接口由物理层，数据链路层(L2)和应用层(L3)组成。TS 38.200系列描述了物理层（L1）规范。如下图所示：

物理层连接数据链路层(L2)的媒体访问控制（MAC）子层和应用层(L3)的无线资源控制（RRC）层。

多址方案

5G标准中明确标明：5G独立组网标准物理层的多址方案基于具有循环前缀（CP）的正交频分复用（OFDM）。对于上行链路，还支持具有CP的离散傅立叶变换扩展OFDM（DFT-s-OFDM）。为了支持成对和不成对频谱中的传输，启用了频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。

也就是说，OFDM继承了下来，但进行了改进，具体的改进原理，还需要继续研究。

信道

下行链路中定义的物理信道是：

-物理下行链路共享信道（PDSCH），
-物理下行链路控制信道（PDCCH），
-物理广播信道（PBCH），

上行链路中定义的物理信道是：

-物理随机接入信道（PRACH），
-物理上行链路共享信道（PUSCH），
-和物理上行链路控制信道（PUCCH）。

信道编码

这块可能是大家听得最多的：极化码（Polar）和LDPC码。

在38.201中明确规定，用于传输数据块的信道编码方案是：准循环LDPC码（

quasi-cyclic LDPC codes）。在LDPC编码之前，对于大传输块，传输块被分段为具有相同大小的多个代码块。

物理广播信道（PBCH）和控制信息的信道编码方案是：基于嵌套序列的极化编码（Polar）。用于删余，压缩和速率复用匹配。

物理层流程

涉及几个物理层流程：;
-小区搜索
-功率控制
-上行链路同步和上行链路定时控制
-随机接入相关流程
-HARQ相关流程
-波束管理和CSI相关流程

物理层测量

规范了在无线终端UE测量和网络端测量并报告给更高层，这些测量规范用于频率内和频率间切换的测量，RAT间切换，定时测量和RRM的测量，定义用于RAT间切换的测量以支持切换到E-UTRA。也就是决定何时切换。

LDPC码是什么？

LDPC码其实提出的时间很早，但早期算法要消耗很大的算力，当时计算能力不足，后来计算能力不断提升，同时，对算法也进行了进一步改进，才逐渐被世人认可，其中，高通在其中投入了大量的研究。

LDPC ( Low-density Parity-check，低密度奇偶校验）码是由 Gallager 在1963 年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码 (linear block codes)，然而在接下来的 30 年来由于计算能力的不足，它一直被人们忽视。1996年，D MacKay、M Neal 等人对它重新进行了研究，发现 LDPC 码具有逼近香农限的优异性能。并且具有译码复杂度低、可并行译码以及译码错误的可检测性等特点，从而成为了信道编码理论新的研究热点。

Mckay ，Luby 提出的非正则 LDPC 码将 LDPC 码的概念推广。非正则LDPC码的性能不仅优于正则 LDPC 码，甚至还优于 Turbo 码的性能，是目前己知的最接近香农限的码。

Richardson 和 Urbank 也为 LDPC 码的发展做出了巨大的贡献。首先，他们提出了一种新的编码算法，在很大程度上减轻了随机构造的 LDPC 码在编码上的巨大运算量需求和存储量需求。其次，他们发明了密度演进理论，能够有效的分析出一大类 LDPC 译码算法的译码门限。仿真结果表明，这是一个紧致的译码门限。最后，密度演进理论还可以用于指导非正则 LDPC码的设计，以获得尽可能优秀的性能。

极化码（Polar）是什么？

极化码(Polar Codes)是一种新型编码方式，其可以实现对称二进制输入离散无记忆信道(例如二进对称信道(BSC，Binary Symmetric Channel )和二进制擦除信道(BEC，Binary Erasure Channe))的容量的代码构造方法。

Polar Codes是于2008年由土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授首次提出，是编码界的新星。但Polar Codes首次推出后，也在学术界引发了广泛关注。各通信巨头都对Polar Codes进行了研究，这里面也包括华为。极化码作为可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术。

2016年11月18日，在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上，3GPP确定了由华为华为等中国公司主推的的Polar码方案作为5G eMBB（增强移动宽带）场景的控制信道编码方案。至此，5G eMBB（增强移动宽带）场景的信道编码技术方案完全确定，其中Polar码作为控制信道的编码方案。

信道编码细节过于烧脑，感兴趣的朋友可以下载我翻译的5G标准中文版研究：