5G剛有眉目：說華為拿下標(biāo)準(zhǔn)為時(shí)尚早

11月18日這幾天，通訊圈熱鬧非凡，“華為領(lǐng)銜拿下5G標(biāo)準(zhǔn)”的歡呼雀躍聲與“Polar不是華為、 LDPC不是高通”的冷靜態(tài)度并存，剛剛商用不到兩年的4G（LTE）技術(shù)又迎來了大升級(jí)。

經(jīng)歷了在1G/2G時(shí)代的無參與、3G的試水和4G的并舉，中國對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán)爭(zhēng)奪眼看著就要開始了。Polar碼被采納為5G eMBB場(chǎng)景的控制信道編碼方案，與其說是萬里長征的第一步，不如說在3GPP的組織下，世界各地的廠商、運(yùn)營商，已經(jīng)同意在“Polar”這個(gè)賽場(chǎng)舉辦5G這屆比賽而已，但距離“比什么、如何判定輸贏”等事宜敲定還很遠(yuǎn)。

什么是5G

字面上講，5th Generation移動(dòng)通訊技術(shù)，是下一代移動(dòng)通訊技術(shù)。用戶現(xiàn)在正在使用的4G通訊也叫LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)），其定義的基本特性包括100Mb/s下行、20Mb/s上行速度，隨著其更新版本所謂4.5G的LTE-Advance Pro確定，網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到300Mb/s下行和75Mb/s上行水平，延時(shí)20ms。

隨著移動(dòng)通訊應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，5G技術(shù)不僅瞄準(zhǔn)了速度這一個(gè)維度，同時(shí)也定義了可靠性、低延時(shí)等多個(gè)使用場(chǎng)景，3GPP定義了5G的3大場(chǎng)景：eMBB、mMTC和URLLC，eMBB對(duì)應(yīng)的是3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，mMTC對(duì)應(yīng)的是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，而URLLC對(duì)應(yīng)的是如無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。

簡單來說，eMBB是普通消費(fèi)者所熟悉的“手機(jī)”使用場(chǎng)景，而10月14日和11月18日兩次3GPP會(huì)議的主要成果就是，分別確定了高通領(lǐng)銜推薦的LDPC編碼方案為數(shù)據(jù)信道編碼方案、華為領(lǐng)銜推薦的Polar編碼方案為信令信道編碼方案（歡呼聲就來自后者）。不看好Polar拿下信令信道編碼的觀點(diǎn)在于考慮其速率問題，數(shù)據(jù)傳輸和信令傳輸使用頻度與傳輸帶寬不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，但僅以此否定Polar的成功也未免偏頗。應(yīng)該說，兩種編碼方案同時(shí)進(jìn)入同一通訊標(biāo)準(zhǔn)可謂史無前例，其中的恩怨故事稍后再講。

除了eMBB，mMTC和URLLC的相關(guān)編碼標(biāo)準(zhǔn)確定工作要延續(xù)到2017年，所有編碼方案依次確定后，才會(huì)開始相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)的探討和標(biāo)準(zhǔn)確定工作。因此從這個(gè)角度來看，從5G標(biāo)準(zhǔn)開始制定、完成、頒布到商用部署，還有數(shù)年的時(shí)間要走，最樂觀，也是LDPC激進(jìn)進(jìn)入5G標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的說辭之一——于2020年東京奧運(yùn)會(huì)投入使用。

編碼爭(zhēng)奪

Turbo、LDPC和Polar都是相當(dāng)晦澀的技術(shù)詞匯。技術(shù)沒有國界，但使用技術(shù)的廠商卻有著國別。3G和4G技術(shù)使用了非常成熟的Turbo編碼，它是由法國人克勞德（Claude Berrou）所提出，這樣的淵源也成為以愛立信為代表的歐系通訊巨頭使用它的原因。不過，隨著4G時(shí)代的速度提升，Turbo的缺陷也逐步顯露出來：Turbo在某些碼長和碼率組合下， 特別是在短碼情況下會(huì)出現(xiàn)性能衰減，即編碼學(xué)里的地板效應(yīng)（error floor），這一不足影響了它在低時(shí)延、高可靠性傳輸業(yè)務(wù)（URLLC）里的使用。更新版本的Turbo 2.0改進(jìn)了這一不足，甚至短碼性能比LDPC更出色。

LDPC（LowDensity Parity Check Code，低密度奇偶校驗(yàn)碼）由Robert G.Gallager提出，高通主導(dǎo)的CDMA技術(shù)家族采用了這一編碼技術(shù)。從2G時(shí)代開始，CDMA開始挑戰(zhàn)歐洲主導(dǎo)的GSM技術(shù)，然而應(yīng)者寥寥，只有韓國、日本部分和美國的Verizon等運(yùn)營商采用，升級(jí)3G到CDMA 1x EVDO后，性能和接受度上更是被GSM的升級(jí)版本W(wǎng)CDMA甩出很遠(yuǎn)。因此在4G標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)中，LDPC敗下陣來，Turbo成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。LDPC并非完全沒有被應(yīng)用在4G標(biāo)準(zhǔn)中，產(chǎn)品就是由英特爾所推出的WiMAX，但是一邊是WCDMA的再升級(jí)LTE FDD，一邊是嶄露頭角的TD-LTE，WiMAX先天不足、夭折于實(shí)驗(yàn)室。

2007年，土耳其教授E. Arikan提出了Polar碼，被稱為是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一一類能夠達(dá)到香農(nóng)限的編碼方法。簡單地說，通過香農(nóng)定理計(jì)算出的香農(nóng)限，是無線帶寬和信噪比的極大值，優(yōu)化編碼都是為了達(dá)到這一水平。

爭(zhēng)取更多的朋友

Polar并非華為的技術(shù)，只是由它所牽頭，并占有目前相關(guān)專利70%，海峽兩岸企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)參與的5G方案建議組采用了此編碼技術(shù)。濃濃的中國味，令長期壟斷移動(dòng)通信技術(shù)的以前和現(xiàn)在的巨頭們非常不爽，Turbo 2.0落寞5G后，其擁躉愛立信毫不猶豫地加入LDPC就是背后標(biāo)準(zhǔn)及利益競(jìng)爭(zhēng)的體現(xiàn)。

前有TDS-CDMA，后有TD-FDD，作為全球最大的移動(dòng)通訊市場(chǎng)，中國企業(yè)卻難有話語權(quán)，只能在大標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成型的基礎(chǔ)上，借助市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)“蹭”進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，而底層技術(shù)和專利的缺失，是缺乏話語權(quán)的根本。

之所以選擇Polar，正是能通過這樣一項(xiàng)更出色的新技術(shù)，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展甚至洗牌。與之相對(duì)，把控要沖的高通們，自然也不會(huì)將利益拱手相讓，未來的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。從好的方面講，能夠在底層編碼上有所突破，進(jìn)入基礎(chǔ)通信框架協(xié)議領(lǐng)域，從完全受制到能與歐美技術(shù)寡頭分庭抗禮，已是向前的一大步。不過，高通主推的LDPC碼最終被確定為5G的中長碼和短碼數(shù)據(jù)信道的編碼方案，因此說高通才是這次的大贏家，華為只是獲得了部分話語權(quán)，僅限于短碼信令標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域。

除了自身所擁有的10多億用戶，大中華區(qū)的走出國門的眾多設(shè)備以及更多的朋友，都是我國企業(yè)在5G標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵支撐，如多運(yùn)營商、更大量的用戶和有話語權(quán)的通訊企業(yè)等。目前加入Polar陣營的企業(yè)院校包括中興、vivo、OPPO、小米、阿里巴巴、聯(lián)想、中國聯(lián)通、中國電信、中國移動(dòng)、大唐電信、展訊、中國移動(dòng)研究院、信威通信、酷派、宏基、聯(lián)發(fā)科技、臺(tái)灣國立大學(xué)等。