汪濤：中國參與制定5G核心標準，這是理所應(yīng)當?shù)氖虑?/h3>

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  汪濤北京數(shù)碼視訊全球投資總裁，《純電動車拯救世界》

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2016-11-19 13:50:23 字號：A- A A+ 來源：觀察者網(wǎng)

關(guān)鍵字: 華為5G5G短碼科技創(chuàng)新編碼

11月17日，華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，成為5G控制信道eMBB（增強移動寬帶）場景編碼方案。此事當然是值得祝賀的事情，不過，有些文章過度把這個說成是華為原創(chuàng)，以及無線編碼是移動通訊的最核心技術(shù)，可能會引起一些外行的誤解。這里需要簡單作一下科普。另外，作為曾與李進良、丁守謙老師等一起深入?yún)⑴c過中國3G、4G通信標準戰(zhàn)略推動的作者本人，對此有更多的感慨，也借此機會談一下中國標準戰(zhàn)略問題。

一、這個技術(shù)是個什么概念？

首先指明一下，無論無線還是有線信道技術(shù)，主要是兩個方面：一是如何把信道變成數(shù)字信道，在相同頻譜資源前提下可以形成的數(shù)字信道碼率更大；二是解決數(shù)字信道如何有效傳遞數(shù)字信息的問題。

這兩個是有一定相關(guān)性的，不過前一個主要是調(diào)制解調(diào)的問題，后一個主要是編碼解碼的問題。這兩個方面從通信協(xié)議上說都是屬于“物理層”的問題。越是底層的協(xié)議，一般來說就越是基礎(chǔ)，改動越難。所以，華為公司此次能在物理層協(xié)議上作些文章，是值得喝彩的。當然，射頻調(diào)制解調(diào)是比編碼更基礎(chǔ)的協(xié)議，因此其難度和作用力才是通信中最頂級的，編碼解碼還是屬于次一級的。

二、編碼的作用是什么？

通過將信道數(shù)字化后，已經(jīng)可以傳遞0、1數(shù)字信號。但是，真正在通信過程中是不能簡單地直接就這么傳的。舉個例子，如果0是0伏特、1是5伏特，這樣的數(shù)字信號傳送時會形成一個直流電壓，這是很麻煩的事情。學(xué)過模擬和數(shù)字電路的人就知道，直流會決定電路的工作狀態(tài)，如果存在一個直流輸入電壓，可能會改變電路的工作狀態(tài)。信道中也會存在不應(yīng)有的多余能量損耗。因此，通信工程師們想到的一個解決辦法是用對稱的-5伏和5伏分別表達0和1，并且先對成串的0、1信息進行擾碼，這樣-5伏和5伏的脈沖數(shù)量變成基本相同的，從而就沒有直流了。

另外，在信道中會有干擾和誤碼，除了通過調(diào)制解調(diào)技術(shù)增強抗干擾能力外，通過編碼技術(shù)也可以增加抗干擾能力——這就是檢錯、糾錯等編碼技術(shù)。我們現(xiàn)在用的身份證號總共18位，最后一位就是校驗位，它是根據(jù)前面17位數(shù)字通過一定的計算生成一個數(shù)字。這樣如果有誤碼時，就能發(fā)現(xiàn)前面17位算出的數(shù)字和最后一位校碼位對不上了，從而實現(xiàn)誤碼的發(fā)現(xiàn)，這樣的編碼就是檢錯編碼。如果提供這樣的附加位，甚至可以實現(xiàn)把錯誤的數(shù)字糾正過來，這就是糾錯編碼。

數(shù)字電路中的干擾大多是突發(fā)性的，如果直接按信息本身順序傳遞，就會出現(xiàn)一連串連續(xù)誤碼，誤碼多了就沒法檢錯和糾錯了，因為任何檢錯和糾錯編碼技術(shù)都有一定的限制。所以，還有一種辦法就是把一定長度的信息分組，打散以后傳遞，接收后再重新排序。如果有干擾，接收重新排序后就會把突發(fā)性的一串連續(xù)干擾誤碼盡可能分散，從而就更加容易被檢錯和糾錯。

理論上說，檢錯和糾錯不是絕對的，例如身份證上的號碼有可能出現(xiàn)的數(shù)字錯誤在計算后與最后一位校驗位正好就對上了，從而發(fā)現(xiàn)不了錯誤。因此，一個好的編碼技術(shù)就是讓這種發(fā)現(xiàn)不了的錯誤幾率越少越好。同時，又能使編解碼算法消耗的計算量更少。LDPC（低密度奇偶檢驗碼）和POLAR碼等編碼技術(shù)的目的都是干這個的。因此，拿華為的POLAR編碼與TD-SCDMA技術(shù)直接相比不完全合適，因為TD-SCDMA技術(shù)有很多部分屬于射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)，雖然都同屬物理層，但比編碼更深一層，并且難度大多了。

三、POLAR碼來源是什么？

說POLAR編碼是華為原創(chuàng)，這個說法不完全準確，準確地說是華為在這個領(lǐng)域作了一些工作，更重要的是他們主推這個技術(shù)。可能出乎很多人意外，POLAR碼既不是中國人的原創(chuàng)，也不是人們想像的歐美和日本等所謂發(fā)達國家的原創(chuàng)，它是土耳其畢爾肯大學(xué)（Bilkent）Erdal Arikan教授2008年的原創(chuàng)。原始論文發(fā)表在IEEE上：“Channel polarization: a method for constructing capacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels.”對搞理論科學(xué)的人來說，最想發(fā)表論文的地方是《科學(xué)》、《自然》等，而對搞電工和信息技術(shù)的人來說，最想發(fā)表文章的地方就是IEEE（全稱是Institute of Electrical and Electronics Engineers，電氣和電子工程師協(xié)會）。POLAR碼在提出后很快成為通信界的一個熱點，有很多改進方法提出。土爾其幾乎沒有任何自己的通信產(chǎn)業(yè)，所以，POLAR碼的實際應(yīng)用也只能指望歐美和中國了。

四、什么是eMBB？

ITU已經(jīng)對5G定義了三大應(yīng)用場景，一是增強型移動寬帶（eMBB，Enhance Mobile Broadband）；二是海量物聯(lián)網(wǎng)通信（mMTC，Massive Machine Type Communication）；三是低時延、高可靠通信（uRLLC，Ultra Reliable & Low Latency Communication）。eMBB簡單來說是因為數(shù)字移動通信和數(shù)字處理技術(shù)的不斷進步而自然導(dǎo)致的結(jié)果，它將基站射頻信號處理中模擬部分盡可能縮短，在轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后，將過去信號處理中廣泛應(yīng)用的快速傅立葉變換、高速加密解密等數(shù)字處理技術(shù)能加的都加上去，使在3G時代的TD-SCDMA技術(shù)中就已經(jīng)開始使用的智能天線、軟件無線電等真正達到了極致。

這三大應(yīng)用場景可能會讓普通人感覺缺點什么，因為過去聽到2G、3G、4G、5G技術(shù)時，主要聽到的都是帶寬從多少增加到多少。以上三大應(yīng)用場景中怎么找不到帶寬是多少的信息呢？其實，隨著過去數(shù)字移動寬帶技術(shù)的發(fā)展，靠射頻技術(shù)本身進步提升帶寬已經(jīng)很困難了，能提升個百分之幾十甚至十幾都很困難，相比之下，從GSM的2G轉(zhuǎn)到CDMA時，帶寬效率一下就提升了5倍多。因此，5G帶寬的提升其實主要是靠增加頻譜實現(xiàn)的——（這樣啊，好像技術(shù)含量不夠高噢?。┧?，5G技術(shù)研發(fā)主要著力點是放在了應(yīng)用場景的擴展上。mMTC會讓5G的終端不再是手機，而會出現(xiàn)大量攝像頭、煙霧傳感器、微波爐、冰箱、無人機……等等全新的機器類5G終端。uRLLC會讓無人駕駛汽車等采用5G來實現(xiàn)。

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標簽 華為5G科技創(chuàng)新通訊

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• 責(zé)任編輯:小婷