華為力挺的5G短碼你了解多少？ - 全文

　　上周，在美國內(nèi)華達州里諾剛剛結(jié)束的3GPP RAN1 87次會議討論上，歷經(jīng)千辛萬苦，中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，成功成為5G控制信道eMBB（增強移動寬帶）場景編碼方案。這是中國公司首次進入基礎(chǔ)通信框架協(xié)議領(lǐng)域，成為了中國通信史上一座新的里程碑，其最大意義在于加大了中國企業(yè)在全球通信領(lǐng)域的話語權(quán)，這無疑是一則令國人揚眉吐氣的消息！

　　什么是長碼，短碼，編碼信道、控制信道？

　　目前，中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案，而LDPC碼成為數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案。5G中長碼編碼也確認為LDPC方案。那么，長碼，短碼到底是什么意思呢？

　　優(yōu)化的編碼致力于用最短的二進制位數(shù)表示一個指令，越短效率越高。在指令數(shù)量不變的情況下，越常用的指令當(dāng)然越短越好，但是指令不等長將造成接收端沉重的處理負擔(dān)。然后用等長的編碼顯然會導(dǎo)致無效數(shù)據(jù)的大量傳輸，浪費帶寬。于是把指令編成兩個組（個別也有三個組的），常用的用相對短的二進制位數(shù)表示，不常用的用相對長的二進制位數(shù)表示。短碼代表常用的指令，長碼代表不常用的指令。

　　那么，華為力爭到的短碼控制信道和高通斬獲的編碼信道又是什么呢？

　　控制信道（CCH）是用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)的信息通道，主要用于傳輸指令操作下級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中由于受到外界干擾可能產(chǎn)生錯誤，為了糾正這些錯誤，以及不讓錯誤信息進一步積累，對要在信道中傳送的數(shù)字信號進行的糾、檢錯編碼就是信道編碼。隨著傳輸速度的提高和同時工作的傳輸協(xié)議的種類越來越多，數(shù)據(jù)信道的數(shù)量也隨之大幅增加，信道編碼的傳輸漸漸獨立出來，由專用的信道負責(zé)，也就是編碼信道，這可以增強數(shù)據(jù)在信道中傳輸時抵御各種干擾的能力，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　Polar Code有什么優(yōu)點？

　　信息編碼是信息傳播的核心中的核心，有點類似于人類交流要借助語言編碼，而漢語、英語就是信息的載體，而根據(jù)香農(nóng)第二定理，只要信息傳輸速率小于信道容量，就存在一類編碼，可以使信息傳輸?shù)腻e誤率任意小。根據(jù)這一定理，科研人員們相繼研發(fā)出RS碼、卷積碼、Turbo碼等技術(shù)。在中國以往主推的TDS、TD-LTE等標(biāo)準(zhǔn)中，TDS的部分專利源自西門子，而TD-LTE的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼，也不是中國原創(chuàng)的技術(shù)。

　　本次Polar Code成為5G控制信道eMBB場景編碼方案，則是中國廠商技術(shù)實力和國家綜合實力的體現(xiàn)。本次華為主推的Polar Code在理論上證明了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下，極化碼可以“達到”香農(nóng)容量，并且有著低的編碼和譯碼復(fù)雜度。具體來說Polar Code具有三大優(yōu)點：

　　一是Polar Code相對于Turbo有更高的增益。

　　二是Polar Code的可靠性相對于Turbo更高，在5G超高可靠性業(yè)務(wù)應(yīng)用中能實現(xiàn)99.999%的可靠性。

　　三是Polar Code譯碼復(fù)雜度較低，在相同負責(zé)度的情況下，對比Turbo功耗可以降低20多倍。

　　另外，華為主推的polar碼的主要優(yōu)點除了糾錯能力強外，還有這是世界上唯一一種已知的能夠被嚴格證明達到信道容量的信道編碼方法，這對于高帶寬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范管理具有重要的意義，而且還非常有潛力，專利壁壘也比較合適（太高的專利壁壘的技術(shù)在現(xiàn)在通信領(lǐng)域很難成為標(biāo)準(zhǔn)）。

　　正是因為有這些優(yōu)點，使得Polar Code誕生不足十年，但是通過信道編碼學(xué)者的不斷努力，當(dāng)前Polar碼所能達到的糾錯性能超過目前廣泛使用的Turbo碼（法國主推的標(biāo)準(zhǔn)）、LDPC碼（美國主推）。

　　盡管非原創(chuàng)但無損于華為實質(zhì)掌握polar碼的商用核心科技

　　有人說polar碼不是華為最早提出，所以是拾人牙慧，而且不掌握關(guān)鍵技術(shù)。但事實恰恰相反，正如CDMA也不是高通公司提出的，但這并不影響高通建立基于CDMA的通信霸權(quán)，同理，雖然polar碼不是華為最早提出的，但也無損于華為等國內(nèi)通信公司實質(zhì)掌握polar碼的商用核心科技，即便信道極化這種方法確實是由Arikan和Teleta兩位科學(xué)家提出來的。

　　polar碼創(chuàng)始人Arikan和Teleta，在08到09年中提出來的， Polar碼誕生不足十年，

　　這是一種技術(shù)上比較優(yōu)秀的碼，華為很早就看重其技術(shù)潛力，投入大量資金進行實用化研究。通過信道編碼學(xué)者的不斷努力，當(dāng)前Polar碼所能達到的糾錯性能超過目前廣泛使用的Turbo碼（法國主推的標(biāo)準(zhǔn)）、LDPC碼。

　　LDPC是由國際信息領(lǐng)域泰斗Gallager大約五十年前第一次提出的。優(yōu)點是經(jīng)過五十年的發(fā)展非常穩(wěn)定和高效，但是很多理念已經(jīng)不能稱之為先進。但是經(jīng)過多次擴展，依然堅挺在信息產(chǎn)業(yè)的一線陣地上。

　　與高通的技術(shù)相比，不太成熟的缺點就非常的明顯了。據(jù)稱華為10年第一次開始polar碼的預(yù)研時，還只有一個框架。華為研究兩年后解決了編碼構(gòu)造、譯碼上的基礎(chǔ)問題（就算拼命加班這已經(jīng)非?？炝耍?。根據(jù)最新公開14年的技術(shù)資料，IS的選擇問題，碼長問題，譯碼算法，HARQ等也沒有得到很好地解決。又經(jīng)過兩年寒暑，華為主推的標(biāo)準(zhǔn)就能打敗高通和法電的標(biāo)準(zhǔn)，說奇跡也不過分。

　　華為的成績有目共睹，這是信道編碼標(biāo)準(zhǔn)制定第一次由中國公司推動，并且?guī)ьI(lǐng)51家公司同簽（該項目第二名高通僅有37家），彰顯了其在通信領(lǐng)域強大的領(lǐng)導(dǎo)力。華為正式研究主推這一新碼僅4年就在控制信道eMBB場景編碼方案打敗超過五十年歷史的LDPC碼。證明了華為強大的研發(fā)能力。而許多歐美基站設(shè)備商（愛立信，諾基亞）以及終端設(shè)備商（三星，高通，等）這幾年對Polar的積累幾乎為零。這也意味著華為將在這些方向的市場上更加順暢。

　　當(dāng)然，我們也要看到華為取得的只是短碼中控制信道的eMBB場景的標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)，并不是像一些媒體那樣宣傳的“華為碾壓高通，拿下5G時代”。

　　高通依然是最強競爭對手

　　通信標(biāo)準(zhǔn)的爭奪本質(zhì)上是大國之間的博弈，這就使一些雖然具有一定技術(shù)實力，但所在國家綜合國力不濟的通信企業(yè)很難成為主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的玩家，愛立信、諾基亞等在5G通信標(biāo)準(zhǔn)制定中只能選邊站隊，而不是主推標(biāo)準(zhǔn)。

　　從國家戰(zhàn)略來看，工信部今年2月份已透露，中國與國際同步啟動5G研發(fā)工作，一是建立協(xié)同工作機制。目前，中國的多個企業(yè)、高校和科研院所共同成立了IMT-2020（5G）推進組，開展5G需求、技術(shù)、頻譜、標(biāo)準(zhǔn)等研究工作。

　　但對比會發(fā)現(xiàn)，美國的運營商已早一步開始5G的有關(guān)測試、甚至進入5G試商用倒計時。Verizon在今年年初稱，在年底前進入5G“預(yù)商用化因素測試”階段，并爭取在2017年實現(xiàn)商用化。而編碼采用的則是高通主導(dǎo)的LDPC方案。

　　“高通向來不屑3GPP，所以對3GPP的參與也是消極的，高通當(dāng)年自己組建3GPP2組織就是個很好的例證。所以提前部署5G和推動相關(guān)編碼以擴大規(guī)?；鹑蛐?yīng)，那時3GPP也干涉不了，其在5G的話語權(quán)可想而知?！鄙鲜鋈耸空f。

　　所以，中國在積極開展5G研發(fā)，這里面有很多的企業(yè)、大學(xué)投入了大量的資源，全面開展5G各領(lǐng)域的研發(fā)，某種程度上不排除戰(zhàn)略上的制衡。

　　結(jié)語：

　　華為能在此次通信界的博弈中成為贏家之一，絕不是一朝一夕的成果，就如同一個厚積薄發(fā)的彈簧，在技術(shù)發(fā)展的壓力之下，總有彈起的一天，只是時間問題罷了。

　　可以說，本次華為主推的Polar Code能夠成為5G控制信道eMBB場景編碼方案，很大程度上離不開中國日益增強的綜合國力，以及國內(nèi)相關(guān)部門的溝通和協(xié)調(diào)。某種程度上講，本次華為、高通能夠有所斬獲，一方面在于自身的技術(shù)實力，更多的還是在于中美兩國的綜合國力和全球通信廠商的博弈。