کد قطبی

در تئوری اطلاعات، کد قطبی ( به انگلیسی: Polar code ) ، یک کد تصحیح کننده خطای بلوکی خطی است. این کد از راه چندین هم پیوستگیِ بازگشتیِ ( به انگلیسی: Recursive concatenation ) یک کد اصلیِ کوتاه ( به اصطلاح، هسته ) ساخته می شود، که کانال را به چندین کانال مجازی تبدیل می کند. هنگامی که تعداد بازگشت ها افزایش می یابد - که معادل این است که طول کد افزایش می یابد - این کانال های مجازی، یا قابلیت اطمینان زیاد خواهند داشت ( بی نویز خواهند شد ) یا قابلیت اطمینان کم ( کاملاً نویزی خواهند شد ) . به عبارت دیگر، این کانال ها، قطبیده می شوند، و بیت های داده تنها به قابل اعتمادترین کانال ها اختصاص می یابند.
کد قطبی را، ۲۰۰۹، اِردال آریکان ( Erdal Arikan ) ، استاد مهندسی برق ترک تبار دانشگاه بیلکنت ترکیه پیش نهاد.
کد قطبی، نخستین کد با ساختاری مشخص برای کانال متقارنِ گسستۀ بی حافظۀ باینری ( به انگلیسی: Binary - input discrete memoryless channel ) است که به ظرفیت کانال دست می یابد. [ ۱]
یک کد قطبی به طول n ، پیچیدگی کدگذاری ( به انگلیسی: Encoding ) و کدگشایی ( به انگلیسی: Decoding ) متوسطی دارد، O ( n log ⁡ n ) ، که آن را در بسیاری کاربردها جذاب می کند.
کاربرد کد قطبی با محدودیت هایی روبروست. نخست آن که، این کد وقتی به ظرفیت کانال دست می یابد که طول کد، بسیار بزرگ باشد. در مقایسه با کدهای معروف دیگر مانند کد توربو یا کد ال دی پی سی که کاربرد گسترده دارند، و به ازای طول کد برابر، کد قطبی ضعیف است.
گرچه عملکرد کد قطبی را می توان به روش کدگشایی حذف پی درپی لیستی ( به انگلیسی: Successive cancellation list decoding ) بهبود بخشید، کاربرد آن به سبب سخت بودن پیاده سازی تکرارشوندگی کد، هم چنان محدود است. [ ۲]
اکتبر ۲۰۱۶، هواوی اعلام کرد که در آزمایش میدانی 5G، با کد قطبی در کدگذاری کانال، به سرعت انتقال داده 27 گیگابیت بر ثانیه رسیده است. [ ۳]
پیشرفت ها در کد قطبی به گونه ای بوده اند که امروزه عملکرد کد، تقریباً به حد شانون ( به انگلیسی: Shannon limit ) رسیده است. حد شانون، بیشترین نرخ انتقال داده را، برای پهنای باند و سطح نویز معین، به دست می دهد.
نوامبر ۲۰۱۶، 3GPP، کاربرد کدهای قطبی را در کانال های کنترلی eMBB ( پهن باند موبایل پیشرفته ) برای رابط 5G NR، پذیرفت. 3GPP، هم چنین پذیرفت که LDPC، در کانال داده استفاده شود. [ ۴]