華為力挺的5G短碼你了解多少？ - 全文

　　上周，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州里諾剛剛結(jié)束的3GPP RAN1 87次會(huì)議討論上，歷經(jīng)千辛萬苦，中國(guó)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(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景編碼方案。這是中國(guó)公司首次進(jìn)入基礎(chǔ)通信框架協(xié)議領(lǐng)域，成為了中國(guó)通信史上一座新的里程碑，其最大意義在于加大了中國(guó)企業(yè)在全球通信領(lǐng)域的話語權(quán)，這無疑是一則令國(guó)人揚(yáng)眉吐氣的消息！

　　什么是長(zhǎng)碼，短碼，編碼信道、控制信道？

　　目前，中國(guó)華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，成為5G控制信道eMBB場(chǎng)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(zhǎng)碼編碼也確認(rèn)為L(zhǎng)DPC方案。那么，長(zhǎng)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(jìn)制位數(shù)表示一個(gè)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(zhǎng)將造成接收端沉重的處理負(fù)擔(dān)。然后用等長(zhǎng)的編碼顯然會(huì)導(dǎo)致無效數(shù)據(jù)的大量傳輸，浪費(fèi)帶寬。于是把指令編成兩個(gè)組（個(gè)別也有三個(gè)組的），常用的用相對(duì)短的二進(jìn)制位數(shù)表示，不常用的用相對(duì)長(zhǎng)的二進(jìn)制位數(shù)表示。短碼代表常用的指令，長(zhǎng)碼代表不常用的指令。

　　那么，華為力爭(zhēng)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(jí)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(cuò)誤，為了糾正這些錯(cuò)誤，以及不讓錯(cuò)誤信息進(jìn)一步積累，對(duì)要在信道中傳送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的糾、檢錯(cuò)編碼就是信道編碼。隨著傳輸速度的提高和同時(shí)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(dú)立出來，由專用的信道負(fù)責(zé)，也就是編碼信道，這可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)在信道中傳輸時(shí)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(diǎn)？

　　信息編碼是信息傳播的核心中的核心，有點(diǎn)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(cuò)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(guó)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(zhǎng)碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼，也不是中國(guó)原創(chuàng)的技術(shù)。

　　本次Polar Code成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼方案，則是中國(guó)廠商技術(shù)實(shí)力和國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。本次華為主推的Polar Code在理論上證明了在二進(jìn)制輸入對(duì)稱離散無記憶信道下，極化碼可以“達(dá)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(diǎn)：

　　一是Polar Code相對(duì)于Turbo有更高的增益。

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

　　三是Polar Code譯碼復(fù)雜度較低，在相同負(fù)責(zé)度的情況下，對(duì)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(diǎn)除了糾錯(cuò)能力強(qiáng)外，還有這是世界上唯一一種已知的能夠被嚴(yán)格證明達(dá)到信道容量的信道編碼方法，這對(duì)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?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn)，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(dá)到的糾錯(cuò)性能超過目前廣泛使用的Turbo碼（法國(guó)主推的標(biāo)準(zhǔn)）、LDPC碼（美國(guó)主推）。

　　盡管非原創(chuàng)但無損于華為實(shí)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(shí)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(guó)內(nèi)通信公司實(shí)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(shí)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(jìn)行實(shí)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(dá)到的糾錯(cuò)性能超過目前廣泛使用的Turbo碼（法國(guó)主推的標(biāo)準(zhǔn)）、LDPC碼。

　　LDPC是由國(guó)際信息領(lǐng)域泰斗Gallager大約五十年前第一次提出的。優(yōu)點(diǎn)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(jìn)。但是經(jīng)過多次擴(kuò)展，依然堅(jiān)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(diǎn)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(shí)，還只有一個(gè)框架。華為研究?jī)赡旰蠼鉀Q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８鶕?jù)最新公開14年的技術(shù)資料，IS的選擇問題，碼長(zhǎng)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(jī)有目共睹，這是信道編碼標(biāo)準(zhǔn)制定第一次由中國(guó)公司推動(dòng)，并且?guī)ьI(lǐng)51家公司同簽（該項(xiàng)目第二名高通僅有37家），彰顯了其在通信領(lǐng)域強(qiáng)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(chǎng)景編碼方案打敗超過五十年歷史的LDPC碼。證明了華為強(qiáng)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(duì)Polar的積累幾乎為零。這也意味著華為將在這些方向的市場(chǎng)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(chǎng)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(shí)代”。

　　高通依然是最強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手

　　通信標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)奪本質(zhì)上是大國(guó)之間的博弈，這就使一些雖然具有一定技術(shù)實(shí)力，但所在國(guó)家綜合國(guó)力不濟(jì)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(duì)，而不是主推標(biāo)準(zhǔn)。

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

　　但對(duì)比會(huì)發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的運(yùn)營(yíng)商已早一步開始5G的有關(guān)測(cè)試、甚至進(jìn)入5G試商用倒計(jì)時(shí)。Verizon在今年年初稱，在年底前進(jìn)入5G“預(yù)商用化因素測(cè)試”階段，并爭(zhēng)取在2017年實(shí)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(duì)3GPP的參與也是消極的，高通當(dāng)年自己組建3GPP2組織就是個(gè)很好的例證。所以提前部署5G和推動(dòng)相關(guān)編碼以擴(kuò)大規(guī)?；鹑蛐?yīng)，那時(shí)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(guó)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(gè)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(shí)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(chǎng)景編碼方案，很大程度上離不開中國(guó)日益增強(qiáng)的綜合國(guó)力，以及國(guó)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(shí)力，更多的還是在于中美兩國(guó)的綜合國(guó)力和全球通信廠商的博弈。