中信證券：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)論技術(shù)，求同存異方能共贏

一、背景資料

5G（5th Generation，第五代移動(dòng)通信技術(shù)）

相比于2G電話短信、3G低速上網(wǎng)、4G高速上網(wǎng)，5G定義了eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶：4G提升）、URLLC（低時(shí)延高可靠：無人駕駛，工業(yè)自動(dòng)化等）、mMTC（海量連接：物聯(lián)網(wǎng)等）三大應(yīng)用場景。本次事件涉及eMBB場景。

圖1：5G應(yīng)用場景

3GPP（the 3rd Generation Partner Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）

成立于1998年12月的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，最初為3G制定標(biāo)準(zhǔn)，隨后延伸至4G和5G研究。其合作伙伴（Partners）保障其話語權(quán)，包括組織伙伴OPs（Organizational Partners，歐美亞7個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)）和市場代表伙伴MRPs（Market Representation Partner）；個(gè)體會(huì)員（Individual Members）具備投票權(quán)，共573家，一般隸屬于組織伙伴。

圖2：3GPP組織伙伴OPs與市場代表伙伴MRPs

對(duì)3GPP而言，某一技術(shù)形成標(biāo)準(zhǔn)，需反復(fù)論證和嚴(yán)格審查，先經(jīng)過研究階段SI（Study Item）輸出研究報(bào)告TR（Technical Report）驗(yàn)證可行性，再通過工作階段WI（Work Item）形成技術(shù)規(guī)范TS（Technical Specification）。工作階段，相關(guān)會(huì)員由于立場不同往往相互爭論，此時(shí)3GPP將深入研究問題，形成相對(duì)合理的方案，最后以示意投票機(jī)制來收?qǐng)?。本質(zhì)上，標(biāo)準(zhǔn)確定方式是協(xié)商制而非民主投票制，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)往往客觀單一越辯越明，政治博弈卻相對(duì)主觀難有定論。本次事件涉及R15標(biāo)準(zhǔn)，URLLC和mMTC將之后討論。

圖3：3GPP系統(tǒng)架構(gòu)和空口標(biāo)準(zhǔn)

信道（Channel）

將信號(hào)由信源傳輸至信宿的媒介，無線信道即頻段。5G NR標(biāo)準(zhǔn)包含F(xiàn)R1（Sub-6GHz，450MHz-6000MHz，n1-n255）和FR2（mmWave，24250MHz-52600MHz，n257-n511）兩個(gè)頻譜范圍，未來將從中取部分作為控制信道（傳輸指令和同步參數(shù)，信息量小，長碼無意義）和數(shù)據(jù)信道（傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)量選擇長短碼）。

表1：5G信道方案

信道編碼 （Channel Coding）

由于移動(dòng)通信存在干擾和衰落，故數(shù)字信號(hào)必須采用糾、檢錯(cuò)技術(shù)（信道編碼），以增強(qiáng)數(shù)據(jù)在信道中傳輸時(shí)抗干擾的能力。一般由學(xué)者原創(chuàng)出理論，通信廠商使之落地運(yùn)用，理論到應(yīng)用的過程十分復(fù)雜，許多技術(shù)需要全球通力合作。目前包含分組碼、卷積碼、級(jí)聯(lián)碼等。本次聯(lián)想投票事件涉及其中Turbo碼、LDPC碼和Polar碼。

圖4：數(shù)字通信系統(tǒng)功能框圖

Turbo（Turbo Code，渦輪碼）

應(yīng)用于3G和4G，由法國教授Claude Berrou等人1993年提出的一種級(jí)聯(lián)碼，性能接近香農(nóng)極限，編譯碼復(fù)雜度低，如果采用將向后兼容，與3/4G協(xié)同增效。但由于其串行內(nèi)部結(jié)構(gòu)，迭代次數(shù)多，譯碼時(shí)延大，受限于5G高速率（eMBB）和低時(shí)延（URLLC）場景，基本專利在2013年8月29日已到期，產(chǎn)業(yè)鏈成熟。

LDPC（Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校驗(yàn)碼）

4G有力競爭者，由MIT的Robert Gallager博士1963年提出，并行內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幾乎適用所有信道，性能逼近香農(nóng)極限，描述簡單易于理論研究，譯碼簡單適合硬件實(shí)現(xiàn)，1996年引起關(guān)注，目前已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，包括CMMB（廣電的廣播電視網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）、WiFi標(biāo)準(zhǔn)、嫦娥二號(hào)等航天通信標(biāo)準(zhǔn)。專利方面，三星和高通排名靠前，華為也很靠前，由于提出時(shí)間早，目前核心專利多已過期，產(chǎn)業(yè)鏈也相對(duì)成熟。

Polar（Polar Code，極化碼）

5G新編碼技術(shù)，由土耳其教授E. Arikan在2007年提出，迄今發(fā)現(xiàn)的唯一能達(dá)到香農(nóng)限的編碼方法，具有明確簡單的編碼及譯碼算法，糾錯(cuò)性能甚至可超過Turbo碼、LDPC碼，2009年開始引起通信領(lǐng)域的關(guān)注。由于推出時(shí)間晚，大量核心專利掌握在包括E. Arikan教授在內(nèi)的企業(yè)和個(gè)人的手中，華為也很早就開始專利布局，目前產(chǎn)業(yè)鏈不夠成熟。

表2：三種信道編碼對(duì)比

二、事件始末

本次聯(lián)想投票事件涉及3GPP RAN（Radio Access Network）工作組針對(duì)R15的三次會(huì)議：RAN1 #86、RAN1 #86b、RAN1 #87。

根據(jù)3GPP官網(wǎng)的信息，我們整理相關(guān)會(huì)議信息如下：

3GPP RAN1#86（時(shí)間：2016.8 地點(diǎn)：葡萄牙里斯本）

R1-167999 WF on Channel Coding Selection:Qualcomm Incorporated, Samsung, Nokia, ASB, ZTE, MediaTek, Intel, Sharp, MTI, Interdigital, Verizon Wireless, KT Corporation, KDDI, IITH, CEWiT, Reliance-jio, Tejas Networks, Beijing Xinwei Telecom Technology, Vivo, Potevio, WILUS, Sony, Xiaomi, OPPO

Proposal:LDPC should be selected for eMBB data channel to provide performance and implementation advantages at high rate and large blocklength

R1-168040WF on channel coding selection: Huawei, HiSilicon, CMCC, CUCC, Deutsche Telekom, Telecom Italia, Vodafone, China Unicom, Spreadtrum

Proposal:Polar code is a candidate channel coding technique for NR for eMBB, URLLC, mMTC

R1-168164WF on turbo code selection: LG, Ericsson, CATT, NEC, Orange, IMT

Proposal:LTE turbo code should be supported for NR for at least low throughput including eMBB, mMTC, and URLLC

Conclusion

The eMBB data channel coding scheme will be chosen at RAN1#86bis

Note that consideration of combinations of coding schemes is not precluded.

簡言之，各方給出提案，形成LDPC（高通等）、Polar（華為等）、Turbo 2.0（LG等）三大技術(shù)方案。此次屬于單純的討論，未進(jìn)行投票，也不涉及到聯(lián)想的表態(tài)。

表3：3GPP RAN1#86結(jié)果

3GPP RAN1#86b（時(shí)間：2016.10 地點(diǎn)：葡萄牙里斯本）

QuestionHow many channel coding schemes should be specified for the NR eMBB data channel:

LDPC:Ericsson, Sony, Sharp, Nokia, ASB, Samsung, Intel, QC, VzW, KT, IITH, IITM, Fujitsu, MotM, Lenovo, KDDI

Polar:HW

T+L:Accelercomm, IMT, LG, NEC, Fujitsu, Orange

L+P:ZTE, Etisalat, Mediatek, Nubia, Xiaomi, Coolpad, Neul, HW devices, OPPO, CATR, TDTech, Spreadtrum, Potevio, ITRI, IDC, DT, NTU

Possible Agreements

Alt 1:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC

No:HW, IDC, HiSi, DT, NEC, CMCC, LG, Spreadtrum, Neul, CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Coolpad, Xiaomi, HW Devices, ITRI, Mediatek, Accelercom, Nubia, IMT, Orange, ZTE, ZTE Microelectronics

Alt 2:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for blocks larger than X

Polar coding is supported for eMBB data for blocks smaller than X

No:Sams, NEC, Intel, QC, LG, Nokia, ASB, MotM, Lenovo, KT, Ericsson, CableLabs, ITL, Sequans, Acorn, Asustek, Mitsubishi, KDDI, Wilus, Accelercom, IMT, Orange, Sony, Sharp, Fujitsu, VzW, Docomo

Alt 3:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for blocks larger than X

Turbo coding is supported for eMBB data for blocks smaller than X

No:HW, IDC, HiSi, Sams, Nok, ASB, KT, QC, Asustek, Spreadtrum, Mitusbishi, CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Intel, Coolpad, Neul, Wilus, Xiaomi, ITRI, Mediatek, Nubia, ZTE, ZTE Microelectronics, HW Devices, CableLabs, ITL, DT, VzW, KDDI, Acorn, Docomo

Agreement

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for information block size > X

FFS until RAN1#87 one of Polar, LDPC, Turbo is supported for information block size of eMBB data <= X

簡言之，各方針對(duì)LDPC、Polar、L+P、L+T四種方案展開第一輪投票，LDPC以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)被選為eMBB場景數(shù)據(jù)信道長碼方案，僅有華為投給了純Polar方案，包括中興在內(nèi)的中國企業(yè)都投給了LDPC+Polar方案，聯(lián)想投給了純LDPC，沒有支持Polar數(shù)據(jù)信道短碼方案，雖無關(guān)大局，但成為此次聯(lián)想事件的輿論焦點(diǎn)。

表4：3GPP RAN1#86b結(jié)果

3GPP RAN1#87（時(shí)間：2016.11 地點(diǎn)：美國內(nèi)華達(dá)）

R1-1613306 WF on hardware efficiency for 2-code eMBB data channel:Huawei, HiSilicon, AccelerComm, Alibaba, CATR, CATT, Coolpad, CMCC, China Telecom, China Unicom, Hytera, IMT, LG Electronics, Lenovo, MediaTek, Motorola Mobility, Neul, Nubia Technology, OPPO, Orange, Potevio, Spreadtrum, SRTC, Starpoint, TD-Tech, Turk Telekom, Vivo, Xiaomi, Xinwei, ZTE, ZTE Microelectronics, Coherent Logix, Skyworks，InterDigital, Etisalat

Proposal:2-code solution is supported for eMBB Data Channel

R1-1613307 WF on channel coding:Huawei, HiSilicon, Acer, ADI, Aeroflex, Alibaba, Bell Mobility, Broadcom, CATR, CATT, Coolpad, Coherent Logix, CHTTL, CMCC, China Telecom, China Unicom, Dish Network, ETISALAT, Fiberhome, Hytera, IAESI, III, Infineon, InterDigital, ITRI, Irdeto, Lenovo, Marvell, MediaTek, Motorola Mobility, National Taiwan University, Netas, Neul, Nubia Technology, OOREDOO, OPPO, Potevio, SGS Wireless, Skyworks, Sporton, Spreadtrum, SRTC, Starpoint, STMicroelectronics, TD-Tech, Telekom Research & Development Sdn. Bhd, Telus, Toshiba, Turk Telekom, Union Telephone, Vivo, Xiaomi, Xilinx, Xinwei, ZTE, ZTE Microelectronics

Proposal:Polar is supported as the channel coding scheme for DL and UL eMBB data with information block up to 1024 bits

R1-1613211WF on Channel Coding:Huawei, HiSilicon, Acer, ADI, Aeroflex, Alibaba, Bell Mobility, Broadcom, CATR, CATT, Coolpad, Coherent Logix, CHTTL, CMCC, China Telecom, China Unicom, Dish Network, ETISALAT, Fiberhome, Hytera, IAESI, III, Infineon, InterDigital, ITRI, Irdeto, Lenovo, Marvell, MediaTek, Motorola Mobility, National Taiwan University, Netas, Neul, Nubia Technology, OOREDOO, OPPO, Potevio, SGS Wireless, Skyworks, Sporton, Spreadtrum, SRTC, Starpoint, STMicroelectronics, TD-Tech, Telekom Research & Development Sdn Bhd, Telus, Toshiba, Turk Telekom, Union Telephone, Vivo, Xiaomi, Xinwei, ZTE, ZTE Microelectronics

Proposal:Polar is supported as the channel coding scheme for DL and UL control channels for eMBB

Agreement:

eMBB data channels:Adopt flexible LDPC as the single channel coding scheme for small block sizes

control information for eMBB:Adopt Polar Coding

簡言之，各方針對(duì)LDPC、Polar展開控制信道和數(shù)據(jù)信道短碼的投票，此時(shí)聯(lián)想改投L+P雙碼方案，明確支持Polar方案，最終Polar被選為控制信道方案，LDPC被選為數(shù)據(jù)信道短碼方案。值得強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)據(jù)信道短碼投票中，支持Polar（51家） 會(huì)員多于LDPC（31家），但表決機(jī)制并非一家一票，我們認(rèn)為， Polar碼沒拿到數(shù)據(jù)信道短碼責(zé)任不在聯(lián)想。

表5：3GPP RAN1#87 結(jié)果

總之，經(jīng)過對(duì)3GPP Final Report的仔細(xì)研究，我們認(rèn)為，控制信道（Polar）和數(shù)據(jù)信道長碼（LDPC）不存爭議，聯(lián)想投票事件的焦點(diǎn)在于數(shù)據(jù)信道的短碼，RAN1#86中聯(lián)想投給了LDPC，但無關(guān)大局，RAN1#87中聯(lián)想投給了Polar，仍票數(shù)不夠。兩次會(huì)議態(tài)度的不一致，也是問題撲朔迷離耐人尋味的地方。但無論如何，Polar碼沒拿到數(shù)據(jù)信道短碼責(zé)任并不在聯(lián)想。

三、參考建議

事件并非空穴來風(fēng)，情緒終需要回歸理性

通過事件梳理，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的舊事重提并非盡是謠言，聯(lián)想華為的官方聲明卻也信息不全。誠然風(fēng)波存在偶然成分，但發(fā)酵至今原因眾多，不可不察。

外部環(huán)境方面，當(dāng)初，華為Polar方案被選為eMBB控制信道方案時(shí)，"華為碾壓高通占領(lǐng)5G時(shí)代"的夸張說法就甚囂塵上；如今，中美貿(mào)易摩擦的大背景下，"中國芯"事件暴露出某些方面的客觀事實(shí)。在部分網(wǎng)友"通信全面碾壓"的自我良好感覺和"事實(shí)上核心元器件仍掌握在國外廠商手中"的落差之下，某些情緒需要宣泄在所難免。而聯(lián)想因?yàn)樵?GPP里投票的原因不可避免被推到了前臺(tái)。

然而，情緒宣泄之后終究要回歸理性。從專利和技術(shù)角度分析，Polar不等于華為更不等于中國，LDPC不等于高通更不等于美國。LDPC技術(shù)上與Polar碼相差無幾，并且產(chǎn)業(yè)相對(duì)成熟，3GPP最終方案相對(duì)合理；LDPC早已廣泛運(yùn)用于我國廣電系統(tǒng)、WiFi和航天通信領(lǐng)域，并非高通獨(dú)有；兩個(gè)方案無論技術(shù)還是專利均涉及全球多國，并非中美獨(dú)有；兩個(gè)方案華為都有專利，只是Polar相對(duì)較多過期較少。

公司方面，在商言商，3GPP成員本就是從自身利益出發(fā)才形成抱團(tuán)現(xiàn)象，國內(nèi)企業(yè)也僅華為一家支持純Polar方案，其余中國公司并沒有跟投。5G標(biāo)準(zhǔn)爭端的背后毫無疑問是商業(yè)利益，華為Polar布局已久，高通LDPC亦有儲(chǔ)備，相同之處在于各方擔(dān)心"高通稅"再次出現(xiàn)，所以大都選擇L+P方案避免一家獨(dú)大，不同之處在于個(gè)別廠商基于自身考慮選擇了不同方案。

圖5：高通專利墻

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)論技術(shù)，求同存異方能共贏

我們認(rèn)為，基于商業(yè)利益，華為主推Polar、高通主推LDPC符合邏輯，但這絕不簡單意味著"Polar是華為的，LDPC是高通的"，當(dāng)今時(shí)代，技術(shù)不應(yīng)閉門造車，通信領(lǐng)域更是如此，孤立的通信標(biāo)準(zhǔn)沒有價(jià)值，這在日本2G的制式發(fā)展及小靈通上已有明證。

以產(chǎn)業(yè)邏輯推斷，通信技術(shù)發(fā)展至今，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目不斷減少，統(tǒng)一趨勢(shì)愈發(fā)明顯，5G NR或許將成為全球首個(gè)完全統(tǒng)一的通信制式。這一方面體現(xiàn)通信技術(shù)演進(jìn)過程中協(xié)商合作變得越發(fā)重要，5G將是全球通力合作的結(jié)果；另一方面表明統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)提高效率降低成本。

圖6：通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)

從公司戰(zhàn)略出發(fā)，華為、中興之所以能一躍成為世界頂尖設(shè)備商，與其國際視野和全球合作密不可分。正是與全球相關(guān)方求同存異通力合作，才實(shí)現(xiàn)了我國通信技術(shù)2G起步、3G追趕、4G同步的跨越式發(fā)展，如今華為憑借Polar碼與高通分庭抗禮，意味著我國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到了世界的支持與認(rèn)可。

圖7：華為"開放、合作、共贏"戰(zhàn)略

向未來前景展望，5G大量標(biāo)準(zhǔn)還未凍結(jié)，URLLC、mMTC兩大場景仍待探索，作為萬億級(jí)的巨大產(chǎn)業(yè)如華為所言：做大產(chǎn)業(yè)和市場比做大自身份額更重要；管理合作比管理競爭更重要；不與合作伙伴爭利；共享利益，團(tuán)結(jié)一切可以團(tuán)結(jié)的力量。唯有如此，技術(shù)研究才能更實(shí)更好，產(chǎn)業(yè)發(fā)展方能更快更穩(wěn)。

圖8：5G經(jīng)濟(jì)前景