PolarCode(極化碼)方案的確定
Polar Code,極化碼。2016年11月17日凌晨0點45分,在3GPP RAN1 87次會議的5G短碼方案討論中,歷經千辛萬苦,中國華為公司的Polar Code(極化碼)方案,最終戰勝列強,成為5G控制信道eMBB場景編碼最終方案。
Polar code最終成為控制信道上行和下行的編碼方案。而數據信道的上行和下行短碼方案則歸屬高通LDPC碼。
Polar Code是人類已知的第一種能夠被嚴格證明達到香農極限的信道編碼方法,糾錯性能超過目前廣泛使用的Turbo碼和LDPC碼,最終成為信道控制編碼方案。
華為與澳大利亞運營商Optus合作完成了5G網絡測試,使用73GHz超高頻段實現了高達35Gbps的傳輸速率。
本次會議還提到Polar碼作為控制信道的編碼方案;美國高通公司主導LDPC碼作為數據信道的編碼方案。而Polar Code(極化碼)方案是由中國華為公司主推。
而我們需要注意的是:Polar碼不歸華為所有,是2008年由土耳其畢爾肯大學Erdal Arikan教授首次提出。我們不能在技術應用的爆發期磨滅其技術成果!
PolarCode方案的轟動性
編碼和調制是無線通信技術中最核心最深奧的部分,被稱為頂級的通信技術。信道編解碼在基礎通信框架中位于物理層位置,其性能的改進將直接提升網絡覆蓋及用戶傳輸速率。
早在上月葡萄牙里斯本召開的會議上,LDPC方案被確定為5G中長碼編碼方案。自此,5G標準又一個關鍵環節取得突破性進展。曾經壟斷3G和4G時代編碼的Turbo2.0編碼由于支持者少,未來很可能會退出。至于三者有何差別,這里不一一贅述,直白來講,Polar碼在速率、延時、吞吐量、穩定性等通信技術指標和場景上表現最佳。
有測試結果顯示,通過Polar碼的使用和譯碼算法的動態選擇,同時實現了短包(大連接物聯網場景)和長包(高速移動場景,如自動駕駛等低時延要求)場景中穩定的性能增益,使現有的蜂窩網絡的頻譜效率提升10%,還與毫米波結合達到27Gbps的速率。
實測結果證明Polar碼可以同時滿足超高速率、低時延、大連接的移動互聯網和物聯網三大類應用場景需求。
一時間,有關“中國標準戰勝了美國標準、中國拿下5G時代霸主之位”的說法鋪天蓋地而來,但顯然有些夸大其詞。
業內資深技術人士對媒體表示,3GPP將Polar碼確定為5G eMBB場景控制信道的編碼方案,只是5G標準的一部分,雖說份量不小,但并不能稱之為中國制定5G技術標準,接下來還有很多環節。例如幀結構、波形和多址等,只能說華為主導Polar碼成為5G標準的重要角色。
技術是第一生產力,通信技術相對復雜,但誰掌握了標準技術即擁有了話語權和制高點,自然受益匪淺。30年前,高通公司把軍用的CDMA技術用于民用通信,推出了IS-95標準,成為與歐洲的GSM競爭的第二代移動通信系統,也就是我們常說的2G時代。
2G時代,GSM取得了勝利,但高通公司主導的Viterbi譯碼算法讓產業界相信了CDMA代表了無線通信技術的發展方向,因此3G時代,WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA都采用了CDMA技術。如今,高通的絕大部分利潤就來自于基于該技術標準的專利授權。
在3G時代,中國雖然自主研發了TD-SCDMA,但是技術上依然無法與其相提并論。即便到了4G時代,中國TD-LTE有了一定的突破,但是其核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼,都不是中國原創的技術。這就導致美國高通動不動就控告中國公司侵權,索取額外專利費。
此次華為主導推動的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標準方案,是中國在5G移動通信技術研究和標準化上的重要進展。如此來看,也就明白一個Polar碼為何會在業界引起轟動了。
PolarCode方案的意義
目前5G中長碼編碼確認方案為LDPC,這是由高通領銜主推的方案,其實在此前的3G、4G標準中高通也是主推LDPC方案,但是高通因為失去了4G標準的主導權導致其在4G標準中的專利話語權下降。
高通標準制定者之一,其主推的CDMA2000是3G標準之一,而其擁有的CDMA技術更成為3G標準的核心技術之一,由此奠定了它在3G標準中的專利壟斷地位。
在制定4G標準的時候,高通依然希望延續其CDMA技術的生命,推出了采用CDMA、OFDM技術的4G標準UMB,不過由于UMB的技術缺陷最終放棄。中國和歐洲方面則希望擺脫高通,推出了基于OFDM、SCFDM技術的LTE技術。
在高通的UMB標準放棄后,中國主推的TD-LTE標準就成為4G標準的一部分,它與美國Intel主推的wimax標準成為直接競爭者,不過由于CT陣營的企業包括高通在內為了維護它們的利益而選擇放棄支持wimax而支持TD-LTE,因此最終中國的TD-LTE成為4G標準而wimax敗陣。
由于高通在4G標準制定中只是參與者,雖然它是核心編碼LDPC的主推者,通過收購擁有OFDM技術的Flarion公司在4G標準中獲得了一定的話語權但是依然無法再如3G時代擁有強勢的專利地位,而中國由于是TD-SCDMA、TD-LTE標準主推者而不斷提升自己在通信標準制定中的話語權。
由此可見,相比起華為主推的Polar Code(極化碼)方案成為5G控制信道eMBB場景編碼方案遠不如中國推動TD-LTE標準成為4G標準之一的意義更大。
在當下全球5G標準制定中,歐洲方面確立了愛立信為歐洲5G標準領導者,而愛立信也明確說了它將推出基于LTE-FDD演進的5G標準,從這個方面來說中國要保證自己在5G標準中的話語權,更重要的是基于TD-LTE標準演進到5G以增強自己在5G標準中的話語權。
國內的一些媒體一再宣稱LTE-FDD與TD-LTE只有10%的差異,說中國做TD標準意義不大,甚至說5G標準將統一,這是完全違背事實的。
從2G、3G、4G都存在時分和頻分之爭,目前正在制定的5G標準同樣存在時分和頻分之爭,歐洲已在頻分技術中占據優勢,時分技術則是中國占據優勢,但是如果中國放棄時分技術的話,美國的wimax必然會卷土重來(wimax是時分技術),所以中國要想贏得自己在5G標準中的話語權是絕對不應該放棄時分技術的。
高通仍將是5G標準的重要競爭對手
“高通向來不屑3GPP,所以對3GPP的參與也是消極的,高通當年自己組建3GPP2組織就是個很好的例證。所以提前部署5G和推動相關編碼以擴大規模化引起全球效應,那時3GPP也干涉不了,其在5G的話語權可想而知。”上述人士說。
所以,中國在積極開展5G研發,這里面有很多的企業、大學投入了大量的資源,全面開展5G各領域的研發,某種程度上不排除戰略上的制衡。
根據總體的部署,中國的5G基礎研發試驗在2016年-2018年進行,分為5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統驗證三個階段進行。預計2020年中國啟動5G商用。愛立信、諾基亞、華為、中興、三星等企業已針對部分5G關鍵技術研制出概念樣機。
從行業來看,2016年將成5G標準的元年,與3G、4G時代的多個標準并存不同的是,5G有望實現全球統一標準,但標準中的話語權必然要爭,那就要看在各個環節參與的程度,而更多技術被5G標準使用和確認必然會讓企業未來擁有更多的專利儲備,如同高通的專利授權,未來也可以向高通專利授權收費。
尤其是在手機方面,獲得主導權的一方必然會提升本土手機品牌的研發效率上,畢竟標準協同會更方便,甚至形成專利標準,從而提升終端不斷創新。
目前,手機行業的專利競爭日益惡化且頻率加大,從年初的蘋果向華為交專利費、華為起訴三星專利侵權、高通訴魅族專利侵權以及近期的OPPO、vivo侵權杜比有關音頻技術被告上法庭。所以,強調專利的作用同時, 更要強調專利寫入標準,如果專利寫入了標準,就成為標準必要專利,一旦標準實施了,專利被侵權,便可以主張收費權利了。
PolarCode方案確立后的專家觀點
項立剛:莫把喜事弄滑稽
極化碼方案不是5G標準,卻將為決勝5G奠定強力契機!中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,從美國主推LDPC,法國主推Turbo2.0兩大競爭對手中脫穎而出,成為5G控制信道eMBB場景編碼方案,而LDPC碼成為數據信道的上行和下行短碼方案。大家很興奮,我也很高興。不過看到很多高興過度的話,我想說幾句。
1、看到澎湃新聞說打破了外國壟斷,沒這事,通信標準從TD-SCDMA到TD-LTE,早就打破了壟斷,中國提出的標準早成為國際標準,被世界很多國家廣泛采用。這次根本不是什么第一次。
2、Polar Code不是5G標準,只是編碼方案,3GPP也不是ITU,這只是5G標準之路上重要一步,遠不是5G標準。
3、這個標準方案不是專利,是華為支持提出,得到大家支持,不是華為擁有了這個專利技術。這是件喜事,但喜事被某些人興奮過度,夸張到虛假,就把喜事弄滑稽了。
付亮:Polar Code方案勝出有三大意義
一、以華為、中興為代表的中國通信企業,長期投資基礎研發,逐漸在全球獲得了更多的話語權,越來越多的來自中國的專家在通信方面的國際組織中擔任重要職務。
二、與TD-SCDMA、TD-LTE不同,華為提出的Polar Code方案得到了全球通信圈的認可,這不僅代表了技術領先得到認可,更重要的是,華為、中興等企業積極貢獻、積極參與、積極互動的做法,贏得了越來越多的全球通信企業的支持。
三、Polar Code方案和LDPC方案先后被采納,有一定的相互妥協的成分,全球推出一個統一的5G標準的可能性越來越大,這是全球通信企業的勝利。
張國斌:Polar Code方案只是確定技術大方向
如果把5G標準比作早餐的菜單,現在只是確定了是喝咖啡還是喝茶(技術大方向),至于具體是喝哪種茶或咖啡(具體的系統設計方案),則是下一個階段的事情了。
萬蕾:不當言論會傷害3GPP的團結氛圍
(萬蕾:從事華為的polar碼相關工作,其是主要貢獻者之一)
“這兩天的自媒體報道普天蓋地,但是華為公司從來沒有對3GPP的常規標準活動和進展有過報道。大家對5G標準的期待非常理解,但是還是要克制不當言論,以免傷害3GPP的團結氛圍。”她剛才的微信說到: “參與其中,深刻理解這只是3GPP作為國際標準化組織為電信產業貢獻的又一個5G特性,這里是業界眾多公司的共同貢獻。技術是沒有國界的,3GPP之所以成功,就是歸功于它的國際化,它的羅馬論壇式的技術辯論是推動技術優化趨于完善的核心機制。NR信道編碼機制LDPC+Polar的決策是5G標準的一個里程碑,進一步鞏固了3GPP全球5G統一標準的地位,夯實了產業運營商 網絡廠商 芯片和終端廠商各方共同合作的決心。衷心祝愿3GPP的全球化的民主精神源遠流長…”
中國5G建設最新進展
工信部曾透露,中國與國際同步啟動5G研發工作,一是建立協同工作機制。我國的多個企業、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、頻譜、標準等研究工作。二是開展5G研發,這里面有很多的企業、大學投入了大量的資源,全面開展5G各領域的研發。三是加強國際合作,目前我國的一些大學和科研院所已經與很多的國家建立了多渠道、多層次的對接合作關系,我部將積極支持國內外企業開展研發合作,為新一代移動通信技術發展共同貢獻力量。根據總體的部署,中國的5G基礎研發試驗將在2016年-2018年進行,分為5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統驗證三個階段進行。
在今年四月份,工信部信息通信發展司司長聞庫曾表示,在IMT-2020 5G推進組的組織下,中國已經完成了5G第一階段無線測試規范的制定工作,與此同時,我國新一代寬帶無線移動通信網的重大專項和國家863計劃也在積極部署5G的研發課題,大力支持5G技術創新,以中國移動、華為、中興、大唐為代表的國內產業界正在加緊開展5G技術的研發。在國內,今年1月中國5G技術研發試驗正式啟動,這是中國第一次與國際標準組織同步啟動對新一代移動通信技術測試和驗證。在5G技術研究中,測試、測量、解決方案要先于設備和終端產品出現。
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