1. 信道編碼技術在移動通信中的應用
蜂窩移動通信系統在過去幾十年中迅猛發展，使得用戶徹底擺脫終端設備的束縛，變成社會發展和進步的必不可
可少的工具。糾錯編碼作爲不可或缺的一環，在移動通信系統中有着廣泛的應用。
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第一代通信系統是模擬通信系統，業務信道採用模擬信號傳輸，而控制信道傳輸數字信令並進行了信道編碼與數字調製操作。以英國系統爲例，基站與終端信道編碼採用不同的BCH編碼，編碼後重復5次發送以提高衰落信道性能。
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第二代移動通信系統，如歐洲的GSM系統、北美的IS-95都是數字通信系統。
- GSM在全速率業務信道與控制信道採用了約束長度爲5，碼率爲1/2的卷積碼。具體來說，GSM全速率業務信道20ms業務幀包含260個比特，其中50個最重要的比特、132個重要比特、78 個不重要比特。50個重要比特首先進行循環冗餘校驗(Cyelic Redundancy Check, CRC)編碼得到53個比特的碼字，然後與後面的132個重要比特與4個全零尾比特一起採用 1/2碼率的卷積碼進行編碼得到378個比特，最後的78個比特不予保護得到456個比特的語音編碼塊。對於半速率業務信道爲了改善通話質量採用碼率爲1/3，約束長度爲5的卷積編碼。GSM控制信道採用外碼爲Fire碼、內碼爲卷積碼的串行級聯編碼方案，由於 Fire碼適於檢測與糾正突發錯誤碼，與善於糾正隨機錯誤的卷積碼結合可以進一步提高控制信令的可靠度。
- IS-95 窄帶CDMA系統的糾錯編碼是分別按照前向鏈路與反向鏈路來設計的，主要包括卷積編碼與CRC編碼。前向鏈路中除導頻信道之外的同步信道、尋呼信道、業務信道都採用了約束長度爲9，碼率爲1/2的（2，1，9）卷積碼，反向鏈路(包括業務信道和接入信道)則採用了約束長度爲9，碼率爲1/3的（3，1，9）卷積碼。反向鏈路卷積碼的碼率更低，具有更強的糾錯能力，有利於提高基站採用非相干解調接收時的抗干擾能力。
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第三代移動通信與2G相比要提供更高的傳輸速率、更多形式的數據業務，所以糾錯編碼提出更高要求。3G仍然以IS-95中的卷積碼作爲語音信道和各個控制信道的糾錯編碼方案。確定Turbo碼爲數據、多媒體等業務的編碼方案。
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第四代移動通信(LTE) 同樣採用了卷積碼與Turbo碼作爲糾錯編碼方案，而且卷積碼用於控制信道，Turbo 碼用於數據信道。與WCDMA的糾錯編碼方案相比，LTE對糾錯編碼方案進行了進一步優化。LTE卷積編碼採用1/3碼率的咬尾卷積碼(Tail- Biting Convolutional Codes,TBCC)，約束長度爲7。LTE TBCC有6個移位寄存器，其初始值用信息比特的最後6個比特進行初始化，如此一來，移位寄存器的初始與最後狀態是相同的，與尾比特歸零操作相比，TBCC降低了尾比特的開銷，這對於信息比特長度很短的控制信令來說會明顯提高其頻譜效率。
LTE Turbo編碼結構與WCDMA相近，但是分量碼間的內部交織器與WCDMA完全不同。LTE Turbo採用二次置換多項式（QPP）交織器。QPP交織器的主要優點是無衝突交織處理，能夠支持並行譯碼，相對於WCDMA Turbo碼的串行譯碼能夠顯著提高譯碼速度。
LDPC碼作爲另外一種接近Shannon限的信道編碼，雖然由於早期研究不夠成熟，錯過了3G與4G標準，但其出色的性能，較低的譯碼複雜度使其被多個重要的國際標準採納，如Wi-Fi、WiMax、CCSDS等。
2. 5G中的信道編碼方法與標準化
LTE中使用Turbo碼和TBCC作爲數據信道和控制信道的主要編碼方案，提供了很好的性能。由於NR中定義了新的應用場景，對系統帶寬、吞吐率、時延和可靠性的需求較4G大大提升，因此需要重新設計信道編碼方案。
3GPP關於5G信道編碼技術方面的工作計劃可以分爲3個階段。
- 第一階段的主要工作是確定5G採用的編碼類型，具體包括選擇5G候選信道編碼方案、確定評估準則、對候選方案進行評估等工作。
- 第二階段的主要工作是具體構造用於5G的LDPC碼和Polar碼，主要內容包括LDPC碼參數的選擇和校驗矩陣的設計，以及Polar 碼的構造、Polar 序列的設計、編譯碼算法和CRC添加方式等。
- 第三階段的主要工作是對信道編碼技術的編碼鏈(coding chain) 進行了討論和研究，具體研究內容包括編碼塊分段、CRC添加、信道交織、速率匹配等。
經過漫長曲折的討論，最終於2017年年底美國Reno會議基本完成5G在eMBB場景的數據信道、控制信道、廣播信道編碼的設計工作，相關內容目前已經被寫入NR的R15規範。
在關於LDPC和Polar編碼方案相關議題上，華爲、三星、高通、諾基亞、中光聯發科、大唐、愛立信、LG等公司積極參與NR信道編碼標準化進程，提出了大量的技術提案，對5G信道編碼方案標準化做出了重要的貢獻。