預(yù)計(jì)2020年中國(guó)啟動(dòng)5G商用。

2016年11月18日，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州里諾剛剛結(jié)束的國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的RAN1（無(wú)線物理層）#87次會(huì)議上，經(jīng)過(guò)與會(huì)公司代表多輪技術(shù)討論，3GPP最終確定了5G eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景的信道編碼技術(shù)方案，其中：Polar Code碼作為控制信道的編碼方案；LDPC碼作為數(shù)據(jù)信道的編碼方案。

　　會(huì)議最終結(jié)論

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究新進(jìn)展

編碼和調(diào)制是無(wú)線通信技術(shù)中最核心最深?yuàn)W的部分，被譽(yù)為通信技術(shù)的皇冠。

此次以華為為核心代表、由中國(guó)主導(dǎo)推動(dòng)的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標(biāo)準(zhǔn)方案，是中國(guó)在5G移動(dòng)通信技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化上的重要進(jìn)展。

工信部曾在今年2月份透露，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。我國(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(kāi)展5G需求、技術(shù)、頻譜、標(biāo)準(zhǔn)等研究工作。二是開(kāi)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(kāi)展5G各領(lǐng)域的研發(fā)。三是加強(qiáng)國(guó)際合作，目前我國(guó)的一些大學(xué)和科研院所已經(jīng)與很多的國(guó)家建立了多渠道、多層次的對(duì)接合作關(guān)系，我部將積極支持國(guó)內(nèi)外企業(yè)開(kāi)展研發(fā)合作，為新一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展共同貢獻(xiàn)力量。根據(jù)總體的部署，中國(guó)的5G基礎(chǔ)研發(fā)試驗(yàn)將在2016年-2018年進(jìn)行，分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行。

預(yù)計(jì)2020年中國(guó)啟動(dòng)5G商用。愛(ài)立信、諾基亞、華為、中興、三星等企業(yè)已針對(duì)部分5G關(guān)鍵技術(shù)研制出概念樣機(jī)。

什么是Polar Code？

1948年，現(xiàn)代信息論的奠基人香農(nóng)發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)理論》，標(biāo)志著信息與編碼理論這一學(xué)科的創(chuàng)立。根據(jù)香農(nóng)定理，要想在一個(gè)帶寬確定而存在噪聲的信道里可靠地傳送信號(hào)，無(wú)非有兩種途徑：加大信噪比或在信號(hào)編碼中加入附加的糾錯(cuò)碼。

　　克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)

LDPC碼即低密度奇偶校驗(yàn)碼（LowDensity Parity Check Code，LDPC），它是由Robert G.Gallager博士于1963年提出的一類(lèi)具有稀疏校驗(yàn)矩陣的線性分組碼，不僅有逼近香農(nóng)極限的良好性能，而且譯碼復(fù)雜度較低、結(jié)構(gòu)靈活，是近年信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。LDPC碼之前被廣播系統(tǒng)、家庭有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)等通信系統(tǒng)所采用，此次是其第一次進(jìn)入3GPP移動(dòng)通信系統(tǒng)。

Polar碼則是編碼界新星，是由土耳其畢爾肯大學(xué)（bilkent）Erdal Arikan教授于2008年首次提出，其論文從理論上第一次嚴(yán)格證明了在二進(jìn)制輸入對(duì)稱離散無(wú)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。

目前，極化碼是唯一可理論證明達(dá)到香農(nóng)極限，并且具有可實(shí)用的線性復(fù)雜度編譯碼能力的信道編碼技術(shù)。極化碼構(gòu)造的核心是通過(guò)“信道極化”的處理，在編碼側(cè)，采用編碼的方法使各個(gè)子信道呈現(xiàn)出不同的可靠性，當(dāng)碼長(zhǎng)持續(xù)增加時(shí)，一部分信道將趨向于容量接近于1的完美信道（無(wú)誤碼），另一部分信道趨向于容量接近于0的純?cè)肼曅诺?，選擇在容量接近于1的信道上直接傳輸信息以逼近信道容量。在譯碼側(cè)，極化后的信道可用簡(jiǎn)單的逐次干擾抵消譯碼的方法，以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度獲得與最大自然譯碼相近的性能。

中國(guó)公司對(duì)Polar碼的潛力有共識(shí)，并投入了大量研發(fā)力量對(duì)其在5G應(yīng)用方案進(jìn)行深入研究、評(píng)估和優(yōu)化，在傳輸性能上取得突破。

距離5G標(biāo)準(zhǔn)還有多遠(yuǎn)？

問(wèn)題一：到底一個(gè)技術(shù)怎么就能算進(jìn)入5G標(biāo)準(zhǔn)呢？

簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果在R14的SI被選中進(jìn)入TR，基本就算是這個(gè)技術(shù)進(jìn)入5G標(biāo)準(zhǔn)了。但這時(shí)還不能說(shuō)某個(gè)具體公司的方案（專利）進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)了。

問(wèn)題二：R14的TR和最終的標(biāo)準(zhǔn)差別有多大？

總得來(lái)說(shuō)，R14的SI只選則大的技術(shù)（例如Polar和LDPC）和特別基礎(chǔ)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（例如幀結(jié)構(gòu)、波形和多址），具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)（例如編碼矩陣設(shè)計(jì)、IR版本設(shè)計(jì)和選擇、ACK的反饋）都是在R15和R16的WI討論和確定的。

舉個(gè)例子：把5G標(biāo)準(zhǔn)比做一個(gè)人早點(diǎn)菜單，SI只定早點(diǎn)是喝咖啡還是喝茶。至于說(shuō)是卡布奇諾還是藍(lán)山那就是WI階段的事情了，前提是SI階段確定早點(diǎn)喝咖啡。

現(xiàn)在就明白了。R14把Polar和LDPC確定為5G的信道編碼，但至于是用什么樣的設(shè)計(jì)那還為時(shí)過(guò)早。

問(wèn)題三：是不是現(xiàn)在可以說(shuō)高通或者華為的編碼方案成為5G標(biāo)準(zhǔn)呢？

答案是不能。因?yàn)長(zhǎng)DPC不是高通發(fā)明的，LDPC的親爹是MIT的Robert Gallager教授，不知道老先生當(dāng)初申請(qǐng)專利沒(méi)有，就算申請(qǐng)也過(guò)期了。Polar也不是華為發(fā)明的，它的阿瑪是Arikan教授，土耳其的大學(xué)老師。包括高通和華為在內(nèi)的專利都是針對(duì)編碼的具體設(shè)計(jì)的（包括編碼矩陣構(gòu)造、IR版本設(shè)計(jì)和選擇等），但這些要到R15（17年開(kāi)始）才能決定是不是被5G采納，所以現(xiàn)在不能說(shuō)高通或者華為的方案就是5G標(biāo)準(zhǔn)了。

回到上面的例子，現(xiàn)在還不能說(shuō)一定喝藍(lán)山或者卡布，因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題還沒(méi)到討論的時(shí)間。

問(wèn)題四：那么為什么華為還要積極推動(dòng)Polar進(jìn)入5G標(biāo)準(zhǔn)？

這個(gè)涉及到一個(gè)很復(fù)雜很敏感的話題 –——必要標(biāo)準(zhǔn)專利（SEP）的許可。簡(jiǎn)單的說(shuō)，在SEP許可的時(shí)候，擁有專利的公司不會(huì)（也不可能）逐件的拿出自己的專利供對(duì)方分析，更多是靠在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中形成的“勢(shì)”來(lái)影響對(duì)方，給對(duì)方一種“這個(gè)技術(shù)就是我做的”印象，再結(jié)合很少數(shù)量的公開(kāi)SEP，就能達(dá)到許可目的。

這次通過(guò)成功推動(dòng)5G采用Polar Code，被不少媒體解讀為華為碾壓高通，華為拿下5G時(shí)代。其實(shí)，Polar碼不是華為的，LDPC也不是高通的。因此，這完全是一種誤解！

（本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“藍(lán)血研究”，略有刪節(jié)）