Los códigos polares de Arikan alcanzaron el límite de Shannon y se convirtieron en el código de canal de control de 5G

El límite de Claude Shannon de 1948 dice a qué velocidad pueden viajar los datos por un canal ruidoso con errores casi nulos, pero durante cincuenta años nadie tuvo una familia de códigos que demostrablemente lo alcanzara con complejidad práctica. Los códigos turbo (1993) y los códigos LDPC (1963, redescubiertos en la década de 1990) se acercaron en la práctica mediante decodificación iterativa, pero ninguno llevaba una prueba de capacidad con construcción explícita.

En un artículo publicado por primera vez en 2008 y publicado en IEEE Transactions on Information Theory en 2009, Erdal Arikan, de la Universidad de Bilkent, demostró que una transformación recursiva simple polariza los canales: de N copias independientes de un canal ruidoso, la fracción de canales casi perfectos se aproxima a la capacidad del canal I(W), y el resto se vuelve casi inútil. Envíe datos solo a través de los buenos y el código se aproxima demostrablemente al límite de Shannon con complejidad de codificación y decodificación O(N log N).

Huawei vio el potencial en 2010 y pasó años convirtiendo la construcción teórica en codificación y decodificación de grado de producción. En noviembre de 2016, el organismo de estándares 3GPP seleccionó los códigos polares como el código de canal para los canales de control de la interfaz eMBB de 5G New Radio, y la Release 15, completada en 2017-2018, los hizo parte del primer estándar global de 5G.

Polarizar el canal; enviar solo en los bits confiables

Los códigos polares fueron la primera familia de códigos con una construcción explícita y una prueba de capacidad, no solo heurísticas iterativas que funcionaban bien.

Su decodificador de cancelación sucesiva es lo suficientemente simple como para que la teoría pudiera llevarse a silicio, a diferencia de las pruebas de capacidad que asumen una complejidad imposible.

Huawei invirtió en un resultado académico de 2009 durante años antes de que existiera cualquier estándar, por lo que poseía la ingeniería y gran parte de la posición de patentes cuando llegó 5G.

El resultado del 3GPP muestra que un resultado teórico duro puede convertirse en un estándar global cuando un único patrocinador lo lleva del papel a la propuesta.

Un resultado teórico que especifica cómo construir la cosa —no solo que existe— es el tipo que un organismo de estándares puede poner en un producto.

Arikan recibió el Premio Claude E. Shannon 2018 y, en 2018, una medalla del fundador de Huawei, Ren Zhengfei; Huawei honró a más de 100 de sus propios ingenieros por el impulso de 5G. Los códigos polares ahora están en cada teléfono y estación base de 5G New Radio como el código de canal de control, junto con los códigos LDPC para datos de usuario, y siguen siendo un campo de investigación activo. El artículo es uno de los más citados en teoría de la información, con miles de citas, incluidas familias de patentes relacionadas con 5G.