華為終於拿下 5G 短碼意味著什麼?
美國當地時間11月17日凌晨0點45分,在剛剛結束的3GPP RAN1 87次會議的5G短碼方案討論中,經過艱苦卓絕的努力和萬分殘酷的競爭,以中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,成為5G控制信道eMBB場景編碼方案。
這會是歷史中濃墨重彩的一筆嗎?相關問題:5G到底什麼時候來,它究竟能給我們帶來什麼? 5G 是不是偽需求?
我也做polar碼,也在一直保持跟蹤,我就分幾方面說吧。
先說技術,從技術上來說並沒有什麼特別大的意義,polar碼確實是一種非常優秀的碼,但從技術上來說其實是不成熟的。12年ISIT我在會上聽過polar碼創始人Arikan和Teletar做的技術報告。基本是結合他09年得TIT best paper的那篇論文和其他幾篇文章的內容,那會都已經距離提出3年了,但當時我的感受就是在編碼構造、解碼等等方面還都不完善。到今天為止,當時我想到的幾個問題現比如說information set的選擇,碼長問題,解碼演算法,HARQ等其實也沒有得到很好地解決。歸根結底polar碼還是太新。把polar碼和LDPC和turbo對比一下:LDPC如果從Gallager那會算已經提出了50年,就是從重新發現算起也過去了2,30年;turbo也已經有20年以上,而polar提出是09年,就是算上信道極化現象的發現也就是08年的事,連10年都沒有的碼咋和人家在成熟度上比?這一次polar碼被攻擊的理由恰恰就是認為polar碼不成熟。而且最後為啥polar碼是用到控制信道?你結合我前面說的那幾個問題就明白了,因為控制信道不用HARQ啊。所以拋開立場僅從技術的角度講的話,我也希望polar碼先再沉澱個十年左右,待理論上成熟之後再進標準。現在這樣還是太著急了,很多東西沒做透就趕鴨子上架。就我所知華為對polar的關注非常早,10年那會我就聽說深圳那邊在搞polar碼的研究,後面12,13年的時候我聽說都快要搞晶元了。所以這次強推polar我覺得主要還是商業上的考慮吧。
從標準上來說,意義有,但沒有大家想像的那麼大。polar碼原始方案也不是華為提的,CRC-aided等等方法也都不是華為首提。解碼演算法又是具體實現問題不會體現在標準里,我估計華為的專利應該是在比如infomation set選擇,速率匹配,相關的信令交互等等這些發射側且偏實現的東西,比較好推標準。
但從商業上來說,意義重大,物理層技術是接入網的基礎。甚至可以說就是更新換代的標誌,比如說接入技術,1G是FDMA,2G是TDMA,3G是CDMA,4G是OFDMA+SC-FDMA,到了5G則又加入非正交多址。信道編碼雖然不至於到更新換代那麼大,但是仍然是非常具有指標意義的技術。現在信道編碼標準制定第一次是由中國公司推動,堪稱是標誌性的大事件。尤其是這次是中國隊VS美歐聯軍,最後還能拉了51家公司同簽,壓了ldpc的37家一頭,勝利就更是來之不易。真的是反映了通信行業里各家公司實力的此消彼長。中國公司從一開始的參與標準制定,到主導一個item的立項,再到今天這樣全方位出擊,逼得其他公司聯合起來對抗我們。這個兇猛的上升勢頭其實是比拿下eMBB控制信道編碼更值得激動的事情。謝邀。
這的確是中國公司第一次進入到基礎通信框架協議領域,不過類似「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,顯然有些誇大其詞。
在這之前,還有一個小插曲。在 10 月份召開的會議上,高通主導的 LDPC 碼戰勝了 Turbo 碼和 Polar 碼,被確定為 5G 中長碼編碼方案。所以,這次的 5G 短碼塊之爭已經是 5G 標準的第二次較量。在 LDPC 碼已經先贏一局的情況下,Polar 碼這次算是力挽狂瀾。
編碼和調製是無線通信技術中最核心的部分,而信道編解碼在基礎通信框架中位於物理層位置,涉及到網路覆蓋和傳輸速率的提升。
這次 3GPP 確定了華為主導的 Polar 碼作為控制信道的編碼方案,高通主導的 LDPC 碼作為數據信道的編碼方案。壟斷 3G/4G 時代的 Turbo2.0 編碼由於支持者少,很可能會退出。
需要說明的是,3GPP 定義了 5G 的三大場景:增強型移動寬頻 eMBB、大連接物聯網 mMTC 和超可靠低時延通信 uRLLC,Polar 碼暫時拿下的是 eMBB 場景。
不過根據華為的實際測試,Polar 碼可以同時滿足超高速率、低時延、大連接的場景需求,使現有蜂窩網路的頻譜效率提升 10%,與毫米波結合達到 27Gbps 的速率。
(來源:Huawei Vision on 5G Radio Access Technologies )聽起來很厲害,份量也不小 ,但是 Polar 碼只是 5G 標準的一部分,還不能稱為中國制定 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 ),只能說華為主導的 Polar 碼成為 5G 標準的重要角色。
那麼,為什麼說 Polar 碼對於華為和中國來說很重要呢?
在通信技術領域,誰掌握了標準技術就擁有了話語權。30 年前,高通把軍用的 CDMA 技術用在了民用通信,推出 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,但高通主導的 Viterbi 解碼演算法讓業界相信 CDMA 代表了無線通信技術的發展方向。到了 3G 時代,WCDMA、CDMA 2000 和 TD-SCDMA 都採用了 CDMA 技術。現在高通的絕大部分利潤也是來自基於 CDMA 的專利授權。
中國雖然自主研發了 TD-SCDMA,但是技術上還是不能和它相提並論。即便到了 4G 時代,中國 TD-LTE 有了一定突破,但是核心長碼編碼 Turbo 碼和短碼咬尾卷積碼都不是中國原創的技術,導致高通動不動就控告中國公司侵權,索取額外專利費。
高通向來不屑 3GPP,對 3GPP 的參與也很消極,當年自己組建 3GPP2 組織就是個很好的例證。所以高通提前部署 5G 和推動相關編碼,那時 3GPP 也干涉不了,美國的運營商也已經早一步開始 5G 測試。
Verizon 今年初就宣布,年底前進入 5G 預商用化因素測試階段,爭取 2017 年實現商用化,編碼採用的就是高通主導的 LDPC 方案。
根據總體的部署,中國的 5G 基礎研發試驗在 2016 年- 2018 年進行,分為關鍵技術試驗、技術方案驗證和系統驗證三個階段,預計 2020 年啟動商用。在 5G 研發中捲入了多個企業、高校和科研院所,成立 IMT-2020 (5G) 推進組,某種程度上不排除戰略上的制衡。
和 3G/4G 時代多個標準並存不同,5G 可能實現全球統一標準。標準中的話語權必然要爭,這就要看在各個環節參與的程度,而更多技術被 5G 標準使用,也會讓企業擁有更多的專利儲備,尤其是在手機方面。一旦標準實施了,專利被侵權就可以主張收費。
最後普及一個小常識,LDPC 碼是由 MIT 的教授 Robert Gallager 在 1962 年提出,Polar 碼是由土耳其比爾肯大學教授 E. Arikan 在 2007 年提出。
by 郭曉峰 (關於5G還想和他聊聊?關注騰訊科技微信公眾號「qqtech」,回復「郭曉峰」即可獲取微信和郵箱)其實這個問題和一些媒體報道,描述的都不太準確。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)定義了5G的三大場景:
- eMBB:增強移動寬頻,顧名思義是針對的是大流量移動寬頻業務;
- URLLC:超高可靠超低時延通信,例如無人駕駛等業務(目前,3G響應為500ms,4G為50ms,5G要求0.5ms);
- mMTC:大連接物聯網,針對大規模物聯網業務;
本次決定的編碼方案,是針對eMMB場景,雖然不是5G的全部,但顯然,eMMB很可能是最有商業價值的場景。
之後會再決定URLLLC場景下的編碼方案,最後會決定mMTC場景下的編碼方案。之後的兩塊蛋糕也非常重要,希望中國企業再接再厲。
然後簡單介紹一下這次參選的三種編碼方式:
- Turbo碼:由法國的Berrou和Glavieux提出,並被3G和4G採納入標準之中,不過由於種種原因,Turbo碼最先撲街,無緣5G;
- LDPC(低密度奇偶校驗)碼:由美國的Gallager(MIT教授,通信大牛,著有經典教材principles-of-digital-communication)在1962年提出,這是最早的可以逼近香農極限(信道容量)的信道編碼方式。不過由於計算複雜度高,當時硬體難以承受,所以直到1996年之後才引起通信行業的關注,並被WIFI(IEEE802.11)採納入標準;
- Polar(極化)碼:由Gallager的學生Arikan提出,他1985年畢業後沒有在美國找到教職,於是就回土耳其工作。十年磨劍,期間默默無聞,最後在2007年憋出了大招,提出了Polar碼,被證明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(在二進位輸入對稱離散無記憶信道下)。
所以LDPC不是高通提的,Polar碼也不是華為提的。那兩者性能都十分優異,而且其實提的時間都很久了,但為什麼現在才考慮採納入標準里呢?
因為學術界和工業界是兩套思路,學術界更像是數學家的圈子,提出開創性的理論,而且往往領先於工業界很多年;工業界解決具體技術問題,在學術界的理論成果上不願研究,實現這些成果。所以我也呼籲大家,除了恭喜華為之外,也要銘記Arikan在土耳其,默默無聞,十年苦心鑽研的心血,對人類的貢獻。
Erdal Ar?kan生於1958年,1981年在美國加州理工獲得學士學位,後於1982和1985年於麻省理工分獲碩士學位和博士學位。1987年回到土耳其畢爾肯大學任教(泰晤士報2014年亞洲高校排名30)。看Arikan的引用統計就能看出來,他在發表Polar碼前的十年,幾乎就沒人知道他,引用數寥寥無幾。由於提出到實用會隔很多年,而且其中需要解決的技術問題也頗多,所以各個通信巨頭都會像押寶一樣,早在5G開始商議之前,就開始大量積累相關技術專利,其中當然也有壓錯方向的,也有廣撒網的。
這次高通主推LDPC,而華為主推Polar就說明,兩家公司雖然沒有原創提出這兩種編碼方式,但一定是在主推的方向有更多專利或者優勢。
而對比一下3G。3G的多址接入方式是CDMA,而CDMA的相關核心專利基本上都屬於高通,所以高通一家獨大,所有運營商和設備商都必須要給高通繳納專利費。而4G由於一些兼容性問題,也還要繼續使用高通的技術。而當時的中國企業則是只能乖乖繳納專利費,甚至是黑箱的專利費(高通不公開對每家企業收取的專利費數額 form 魅族)
雖然能給中國通信行業帶來多少收益很難說,我也不知道他們具體有多少技術積累和專利積累,也聽有人說是高通吃肉,留給了華為一點帶渣的湯。
但這肯定是個利好消息,標誌著中國通信行業從追到、持平,到最後引領世界的歷程。對比3G和4G時代的頹勢,可以說這場勝利真的是來之不易,所以必定是濃墨重彩的一筆。
也希望中國企業可以在後兩種場景里,再搶下幾塊蛋糕。
還有就是多址接入方式的問題,不知道華為提的SCMA是否有望寫入標準。作為華為的一員,真的感到很激動!雖然我不是研發的兄弟, 但我知道無論我們佔有再大的市場,搬遷了多少諾基亞愛立信設備,我們都不會真正被人尊重。
從今天起,在5G協議上我們至少佔有一席之地,成為標準的制定者之一。這是值得銘記的一天等待技術大牛降臨,向研發同志致敬謝邀,說來慚愧,我也是西電王新梅門下弟子,不過早已是技術廢柴,當年turbo碼,LDPC編碼知識早已交還老師。不過,看到這個消息,無論是作為當年的編碼人還是今天的華為人,都與有榮焉。
編碼方式是移動通信協議標準最核心最基礎的東西,其重要性再怎麼強調都不為過,可以用皇冠上的明珠來形容。3G,4G時代雖然我們在其中影響力越來越大,基礎專利池中專利越來越多,但最底層最核心的編碼方案還不在我們手上。
需要注意的是,這次華為提案被採納的是5G控制信道eMBB場景編碼方案,而不是數據信道的編碼方案。數據信道編碼方案還是由美國提出的基於LDPC技術的編碼提案。LDPC在業界地位樹大根深,成為編碼界熱點研究已逾十幾年了,非常成熟,被選為數據信道的編碼方案並不出人意料,倒是華為的基於polar code的數據信道編碼方案以幾票惜敗,出乎很多人意料。這充分說明了華為在編碼領域所具備的強大實力。
5G標準還在方方面面博弈之中,但拿下5G標準中最為核心的一塊,基本奠定了華為至少在未來5年內在通信行業已經立於不敗之地。
當然,這點成績遠遠不是華為未來的夢想。研發進入無人區,引領而不再是跟隨,對華為方方面面提出了巨大挑戰,建設太平洋一樣寬廣的管道,實現滿足VR視頻傳輸超低時延網路,基於機器學習人工智慧的終端設備,徹底填平數字鴻溝,勾連世界,為新技術格局下人類社會組織形態改變打下技術物質基礎,一切皆有可能,未來正在路上。5G編碼大戰引起了全球的關注,國人都欣慰華為這次的勝利,科技蜘蛛專欄也有一篇對於5G編碼之戰的戲文,知乎專欄 編碼之爭:中國崛起坎坷路,感興趣的朋友可以去閱讀。
言歸正傳回答問題,因為本人不是華為的就僅以一個旁觀者來談談我的看法。首先從影響力的角度看,這次華為Polar的成功入標,體現了華為在3GPP的影響力得到進一步確立。要知道編碼可算是空口核心技術,若拿得下就等於有核心影響力(以後算是講話有份量的了)。回過頭看看之前3G和4G初,華為僅僅是跟隨者而已,能走到今天這個地位實數不易。先不論Polar在技術上是否有絕對的優勢,先是在政治上就受到歐美諸多阻撓。為什麼歐美(主要是美國)那麼反對Polar?請參看上面提到的科技蜘蛛的專欄那篇戲文。再來談談技術性能,編碼的好壞直接影響系統的性能,在實際競標中,運營商看得就是性能。既然編碼要寫進標準,但自然最後區別性能的技術是各大設備商的解碼演算法。對於Polar來說,相比華為其餘幾大歐美基站設備商(愛立信,諾基亞)以及終端設備商(三星,高通,等)這幾年對Polar的積累幾乎為零。這樣一旦Polar寫進標準,他們基本上算是輸在了起跑線上。注意:這其實不是專不專利的問題,專利是一方面,更重要的是你提供產品的性能(畢竟這些設備商是做產品的,而不是簡單的專利公司)。
所以,Polar這次的成功,不僅使得華為(其實不僅是華為,還有那些支持華為的中國公司,中興,聯發科技,大唐....)的影響力上升,更可能讓以後通信市場份額重新洗牌。
創建於 18:40著作權歸作者所有作為西電畢業的學渣 雖然渣但是也知道意味著什麼。昨天朋友圈裡已經炸了 不是同事們在發而是我那幫學渣同學們在發 大家都很激動啊 看來當年資訊理論大家多少還是把第一章看了的(捂臉雖然是eMBB場景 但是能進來 我覺得就足夠讓人自豪了知乎黑華為不是很多人特別喜歡的么?這次估計很多人黑不動了吧 因為你們看不懂哈哈哈哈哈哈哈哈哈然後我笑一分鐘去
一流企業賣標準,二流企業賣服務,三流企業賣產品
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評論補充:超流企業賣大樓(逃轉帖,侵權刪。
Polar碼被採納為5G eMBB場景的控制信道編碼,這兩天連續被這條消息刷屏,連吃瓜群眾都直呼好爽。
然而,隨著媒體報道的持續發酵,真相在口口相傳中變了形,不乏誇大不實之嫌,小編終於坐不住了,也想吐露點心裡話,希望儘可能站在客觀的角度,在這個浮躁的世界裡發出一點微不足道的聲音,一個通信工程師的聲音。
事件經過我們再回溯一遍…
2016年11月14日至18日期間,3GPP RAN1 #87會議在美國Reno召開,本次會議其中一項內容是決定5G短碼塊的信道編碼方案,其中,提出了三種短碼編碼方案:Turbo碼、LDPC碼和Polar碼。
關於這三種編碼方案之爭,這已經是5G標準的第二次較量。在2016年10月14日葡萄牙里斯本舉行的會議上,LDPC碼戰勝了Turbo碼和Polar碼,被採納為5G eMBB場景的數據信道的長碼塊編碼方案。
在這個背景下,這一次關於短碼塊編碼方案的爭論更為激烈。因為LDPC碼已經拿下一局,出於實施複雜性考慮,整個移動通信系統採用單一的編碼方案更利於5G部署,比如,3G和4G採用的是Turbo碼,估計會有更多人支持LDPC碼。
這樣一來,主要由美國企業主導的LDPC碼有可能一統5G天下,而華為等中國企業主導的Polar碼將前功盡棄。
由於拋棄Turbo碼的呼聲較大,在上次會議失利之後,可以說Turbo碼基本大勢已去,本次5G編碼之爭最終演變為Polar碼和LDPC碼之間的拳擊爭霸賽,一場中美拳擊爭霸賽。
最終,經過連續熬夜的激戰後,Polar碼終於在5G核心標準上扳回一局,成為5G eMBB場景的控制信道編碼方案。
自此,經過兩次激戰,在5G eMBB場景上,Polar碼和LDPC碼二分天下,前者為信令信道編碼方案,後者為數據信道編碼方案。Polar碼和LDPC碼一起歷史性的走進蜂窩移動通信系統,而在3G和4G時代陪伴我們多年的Turbo碼再輸一局,留下了落魄而孤寂的背影。
這確實是一個令人振奮的消息,如果說用力挽狂瀾來形容,我覺得並不為過。
這對於主導Polar碼的華為和中國企業絕對利好,畢竟,多年在Polar碼上研發投入終於有了盼頭。
但是,我們看到有些媒體的報道,恕我直言,太過浮誇。
1 不是「拿下5G時代」
在5G eMBB場景上,Polar為信令信道編碼方案,LDPC碼為數據信道編碼方案,最多叫平分秋色。同時,後面還有很多路要走。
我們在前文中提到的eMBB場景不過是5G應用的其中一個場景。3GPP定義了5G三大場景:eMBB,mMTC和URLLC,eMBB對應的是3D/超高清視頻等大流量移動寬頻業務,mMTC對應的是大規模物聯網業務,而URLLC對應的是如無人駕駛、工業自動化等需要低時延高可靠連接的業務。
本次採納的編碼方案是針對其中eMBB場景,後續還將決定URLLC場景下的信道編碼方案,最後再決定mMTC場景(估計在2017年第一季度)。儘管此次採納Polar碼為後續標準話語權打下了堅實的基礎,但革命還未成功,同志仍需努力。
2 Polar碼不是華為的,LDPC也不是高通的
這要從信道編碼的歷史說起。
Turbo碼是由法國科學家C.Berrou和A.Glavieux發明。從1993年開始,通信領域開始對其研究。隨後,Turbo碼被3G和4G標準採納。
LDPC碼是由MIT的教授 Robert Gallager在1962年提出,這是最早提出的逼近香農極限的信道編碼,不過,受限於當時環境,難以克服計算複雜性,隨後被人遺忘。直到1996年才引起通信領域的關注。後來,LDPC碼被WiFi標準採納。
Polar碼是由土耳其比爾肯大學教授E. Arikan在2007年提出,2009年開始引起通信領域的關注。
簡而言之,信道編碼是數學家們原創出理論,通信就是跟著數學家們跑,在他們的理論基礎上不斷研究試驗,使之落地於實際應用。
為什麼有些公司力挺Polar碼,有些公司力挺LDPC碼?這就像下賭注,看中了某種編碼技術,就開始對其研究,一旦賭贏了,那麼我的研究成果就能快速落地應用,一旦輸了,只能從頭再來。比如,華為選擇了Polar碼,5G也選擇了Polar碼,這就意味著華為在5G領域更具影響力。當然,在研究中,一定也積累了不少專利。
所以,儘管這次Polar碼贏了,但個人以為,媒體們不能因為太過興奮而忽略了數學家們的貢獻,更不能張冠李戴,有些東西是沒有國界的。
3 為何5G採納了Polar碼?
這個小標題應該叫:5G為何採納了Polar碼和LDPC碼?又為何放棄了Trubo碼?
先從什麼叫信道編碼說起。當我們拿起手機刷朋友圈時,數據通過無線信號在手機和基站間傳送。由於受到無線干擾、弱覆蓋等原因影響,我們手機發送的數據和基站接收到數據有時會不一致,比如,我們手機發送的1 0 0 1 0,而基站接收到的卻是1 1 0 1 0,為了糾錯,移動通信系統就引入了信道編碼技術。
信道編碼,簡單的講,就是我們在有K比特的數據塊中插入冗餘比特,形成一個更長的碼塊,這個碼塊的長度為N比特位,N&>K,N-K就是用於檢測和糾錯的冗餘比特,編碼率R就是K/N。一個好的信道編碼,是在一定的編碼率下,能無限接入信道容量的理論極限。
在過去幾十年里,出現了兩種接近容量極限的信道編碼技術:LDPC和Turbo碼,分別被3G和4G通信標準和WiFi標準採納。2007年,土耳其教授E. Arikan提出了Polar碼,被稱為是迄今發現的唯一一類能夠達到香農限的編碼方法。
所以,這三種優秀的編碼技術均進入5G編碼標準的法眼,並引發了一場爭奪賽。
為何這場爭奪賽這麼激烈?都是KPI惹的禍。
5G NR(New Radio)的KPI里,明確規定:峰值速率20Gbps、用戶面時延0.5ms(URLLC)。
這個KPI定的太高,在4G基礎上提升了20倍。報告領導,不好完成。
有多難呢?5G NR的下行峰值速率要求是20Gbps,由於手機(或基站)接收到的每一bit都要經過信道解碼器,20Gbps就相當於解碼器每秒鐘要處理幾十億bit數據。
舉個例子,20 Gbps就意味著解碼吞吐量T為20 Gbps,假設解碼迭代次數I為10次,處理器的時鐘頻率F為500 MHz,那麼,I *T /F = 10*20G/500M=400,也就是說需要400個處理器並行工作。
(備註:解碼器是信道編碼最難實現的一環)這也是為何很多人選擇放棄3G和4G時代使用的Turbo碼的原因之一,因為4G的最大速率不過1Gbps,傳統Turbo碼通過迭代解碼,本質上源於串列的內部結構,所以,有人認為Turbo遇上更高速率的5G時就遇到了瓶頸。比如LDPC解碼器是基於並行的內部結構,這意味著解碼的時候可以並行同時處理,不但能處理較大的數據量,還能減少處理時延。儘管可以採用外部並行的方式,但又帶來了時延問題。
對於時延,出於技術宅的本能,也請容許我再啰嗦一下。
5G NR的URLLC應用場景要求用戶面時延為0.5ms,這是4G 10ms的二十分之一。之所以要求這麼高的時延,是因為我們在體驗增強現實、遠程控制和遊戲等業務時,需要傳送到雲端處理,並實時傳回,這一來回的過程時延一定要足夠低,低到用戶無法覺察到。另外,機器對時延比人類更敏感,對時延要求更高,尤其是5G的車聯網、自動工廠和遠程機器人等應用。
空口0.5ms時延意味著物理層的時延不能超過50μs,而物理層時延除了受解碼影響,還受其它因素影響(比如同步),這就需要解碼的處理時延一定要低於50μs,越低越好。
總得來說,這就好比春節的航班,人流太多,要把幾億中國人從南到北,從東向西轉移一次,「數據量」太大,這就需要多開航班,並且加快航行速度。
「航班公司」5G NR表示鴨梨山大,而信道編碼表示壓力更大,層層傳遞嘛。
但是,這點壓力還不夠,5G表示還能抗。
剛才我們講了,3GPP定義了5G三大場景:eMBB,mMTC和URLLC,這些場景對應5G的AR、VR、車聯網、大規模物聯網、高清視頻等等各種應用,較之3/4G只有語音和數據業務,5G可繁忙多了。
這就對5G信道編碼提出了更高要求,需支持更廣泛的碼塊長度和更多的編碼率。比如,短碼塊應用於物聯網,長碼塊應用於高清視頻,低編碼率應用於基站分布稀疏的農村站點,高編碼率應用於密集城區。如果大家都用同樣的編碼率,這就會造成數據比特浪費,進而浪費頻譜資源,這叫編碼的靈活性。
另外,5G還得保障更高可靠性的通信。LTE對一般數據的空口誤塊率要求初始傳輸為10%,經過幾次重傳後,誤塊率如果低於1%即可。但是,5G要求誤塊率要降到十萬分之一。這就意味著,10萬個碼塊中,只允許信道解碼器犯一次錯,最多只能有一個碼塊不能糾錯。
綜上,決定5G採用哪種編碼方式的因素就是:解碼吞吐量、時延、糾錯能力、靈活性,還有實施複雜性、成熟度和後向兼容性等。
比較一下三種編碼的解碼吞吐量、時延、糾錯能力、靈活性和實施複雜性,誰更強的呢?
小編查閱了最新的大量文獻,結果是:被搞得暈頭轉向,一臉懵逼。這個問題太複雜了,公說公有理婆說婆有理。
比如,有人認為,Turbo碼達到了瓶頸,無法處理20Gbps高速率,然而,有廠家證明,基於全並行設計的Turbo解碼器的解碼吞吐量能到21.9 Gbps,處理時延可達0.24μs,這也能滿足5G NR的20Gbps速率需求。
比如,如果用解碼器在解碼每一bit時執行的Max,Min和Add操作的總次數來衡量計算複雜度,有人認為Polar碼和LDPC碼在計算複雜度上優於Turbo碼。
比如,有人說Turbo不夠靈活,然而有人指出,LTE Turbo碼的碼塊長度從40到6144,一共有188 種,可以支持不同的業務,而採用多個並行處理器來同時完成碼塊解碼的Turbo碼,能更靈活支持不同的碼塊長度。
…
小編試圖從技術的角度去找到5G選擇Polar碼或者LDPC碼的理由,然而,能力有限,把自己搞得灰頭土臉。
那麼,我們從成熟度和向後兼容性方面看吧。
Turbo碼被3/4G標準採用,LDPC被WiFi標準採用,而Polar碼出現較晚,在5G之前還沒有任何標準採用。從這方面講,Polar碼的成熟度較低。
然而,華為表示不服,5G編碼標準之爭前,海外通信圈就有一篇文章瘋傳,華為表示,採用Polar碼實現了5G速率達到27Gbps,表示滿足5G需求沒問題。
至於向後兼容性。5G NR是一種全新的無線技術,是更新換代,不是像2G—&>2.5G或4G—&>4.5G那樣,現網升級即可,這是要運營商買新基站設備的,所以,其實不用考慮後向兼容性。
不過,對於終端就是另外一回事了。現在的4G手機支持2G和3G,同樣,以後5G手機也要支持3G和4G。3G和4G採用Turbo碼,如果5G也採用LDPC或Polar碼,這就意味著手機要採用兩套硬體設計,而解碼器是整個基帶處理器的重要組成部分,佔據了近72%的基帶處理硬體資源和功耗,這可能會導致5G終端成本稍高一點,也可能會稍微拉長一點5G商用化的時間。
但是,有句老話叫磨刀不誤砍柴工。如果這一編碼方案足夠優秀,極具潛力,那麼,5G晚到一點又有什麼關係呢,無非是為了更好的體驗多花一點時間而已。
所以,關於5G為何採納Polar碼,我們的結論是:
技術分析並沒有什麼卵用。
因為,這一場標準之爭,在我們看來,早已超越了技術的邊界,而是綜合實力和話語權的較量。
Polar碼最終能夠勝出,只能說明中國通信的崛起,國際地位明顯提升,早已今非昔比。華為的勝利,就是電子科大銀樺食堂的勝利。華為在學校食堂前布下的陣法起作用了(
祖國強大,中華有為
把原來洋洋洒洒一千字的答案改成以上8個字才通過修改評估,呵呵。菊花水軍。畢設題目一個月前發布了坐標某科大現代通信技術教研室一個同學做LDPC碼一個同學做polar碼。。。現在坐等他們在論文里掐
天下編碼財有4斗,美利堅挾高通以令諸侯,獨佔3斗,中華後起之秀搶得一斗,至於歐洲。。。呵呵呵呵呵呵
轉個帖子,不吹不黑~——————————
美國當地時間11月17日凌晨,在3GPPRAN187次會議上5G短碼方案的討論中,最後華為主導的PolarCode(極化碼)方案憑藉59家代表的支持戰勝了高通主推的LDPC和法國主推Turbo2.0,成為5G控制信道eMBB場景編碼方案。這堪稱是2G、3G以及4G之後,國內在移動通信領域最大的一次突破了。
截止到發稿前,華為還沒有對此置評。
該圖顯示,支持Polar Code方案的代表除了國內華為、小米、中興和三大運營商之外,國外Marvell、ADI、英飛凌等晶元商也是這一編碼技術的支持者。
實際上,信道編碼技術是5G背後眾多核心技術的一種,它包含了毫米波技術(萬兆傳輸速率的基礎)、幀格式(低延時的關鍵)、多址接入(支持密集場景)、信道編碼以及數據編碼等。
業內人士表示,在此之前,國內企業曾在幀格式和多址上取得了一些成績,例如,3G時代的TDS-CDMA和4G時代的TD-LTE,但歐美地區都沒有使用TDS-CDMA和TD-LTE,所以這些專利無法再全球推動,而信道編碼不同,這是全球移動通信產業統一使用的技術,未來只要部署5G網路,就必須使用Polar Code。
在此之前,國內企業曾多次提出相關方案,但最終都以失敗告終,這也造成了中國在2G、3G以及4G時代一直處於被動地位,華為這次突破的重要性不言而喻。
移動通信行業誰先開發出成熟的5G技術,誰就能在未來國際5G技術標準的制定中獲得有利地位,並在未來產業化的過程中,獲得更多的支持。
華為5G的話語權在提升,但高通依舊是最強勢力
Polar Code最早是土耳其畢爾肯大學(bilkent)Erdal Arikan教授在2008年提出的概念,而華為是Polar Code最大的擁躉之一(所以Polar Code只是一項半自主技術)。Erdal Arikan曾理論證明了在二進位輸入對稱離散無記憶信道下,Polar Code可以「達到」香農容量,並且編碼和解碼複雜度很低,這是其它信道編碼技術無法比擬的。
然而,這僅僅只是理論上的推斷,Polar Code和問世50多年的LDPC以及20年前誕生的Turbo的相比還顯得太稚嫩,幾乎無法實現商用,這是Polar Code一直沒被認可的原因之一。
這次和Polar Code競爭的依然是LDPC和Turbo,不過因為華為在提交的方案中做出了優化,即不使用HARQ而避免了時延大的問題,Polar Code才在不孚眾望成為了控制信道上行和下行的編碼方案。
「過去幾年Polar Code一直都是通信領域研究的一個熱點,而其產業化的速度超出了我們的想像。」
上述業內人士認為,華為憑藉在Polar Code積累的專利,可以在一定程度上削弱高通在標準制定上的影響力。從某種程度上講,在5G的話語權上,華為的話語權提升了,這是一件喜大普奔的事,但「華為Polar Code成為了5G的標準」、「華為碾壓高通」、「5G標準中國定」等等說法都毫無根據。
這次會議證實了Polar Code在控制信道短碼上的優勢,但與此同時,另外一個討論結果也不容忽視,即數據信道的上行和下行短碼方案依然是高通主導的LDPC,10月14日的葡萄牙里斯本召開的會議上,LDPC還被選定為5G的長碼編碼方案。
這些都是移動通信的基礎技術。控制信道傳輸控制信息,數據包小,但對可靠性要求高;而數據信道就是傳數據的,是大包業務,速率要高,一般情況下這兩種信道都需要不同的編碼技術。
通俗點講就是,手機用數據信道傳送APP等業務的流量,但是系統中有很多手機,這時候就需要基站通過控制信道告訴手機使用數據信道的方法方式,包括時間、頻點、信號大小等。因此,在編碼技術上,華為並未完全撼動高通的地位,它只是移動通信行業的一股新勢力。
根據最新的消息顯示,國際5G標準將會在2019年發布,而國內預計會在2020年正式實現5G的商用。華為主導的Polar Code成功拿到5G的船票是國內移動通信行業整體技術實力提升的體現,但5G涵蓋的技術太多太多,要在這一代移動通信上獲取絕對的優勢,國內企業依然有很長的路要走。
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標準掌握在美國外人手裡時:
呸,不能制定規則定個屁用?標準掌握在中國自己手裡時:
切,又不能降資費關我毛事!對了,下方有具體內容,我先幫大家想好了噴點,然後知乎網友們盡情摘抄吧:
1、吹了半天,流量費幾時能降下來?
結論:華為垃圾。2、3G都夠用了,5G有啥用?一晚上房子都歸移動/聯通/電信了,華為就是這群國企的幫凶!
結論:華為垃圾。3、華為手機價格越賣越高,還不如讓美國高通全部掌握技術呢,起碼現在820隨便買!
結論:華為垃圾。4、中國西部那麼多人還在吃草,研究這些有jb用?浪費錢!
結論:華為垃圾。5、這POLAR碼的發明者是外國人!華為一看就是忽悠中國人的!
結論:華為垃圾。6、本來對華為挺有好感的,一看到海軍們又在喊愛國了,中國人真噁心!
結論:華為垃圾。期待補充。。。。。。意味著國內的創新風氣越來越好,從最早的Copy to China再到後來的商業模式創新到現在更加關注原創技術;反觀美帝川普登基,高度反對清潔能源、科技公司,還有局座實力奶:特朗普要把美國帶到世界老二。我大中華復興有望!
ps:配上一個今年年初拍的圖,希望大家能夠多多看到背後辛辛苦苦工作的一線工程師!!!先點贊~再聽專業人士的評價。這個答案下面很多人夾帶私貨啊,要麼諷刺互聯網公司,然而本次對標的高通和愛立信之類的通訊設備廠商;也有人拿海軍說事兒,知乎上在通訊上應該很少有噴華為的吧,畢竟懂得人不多。通訊是華為的立身之本,希望執牛耳!手機嘛,離用戶這麼近,該噴還得噴(嗯,系統和價格),該贊的地方還得贊(嗯,晶元),不能因為你英語八級就不讓我噴你數學渣。
自2014年國內4G開始興起然後慢慢發力在年末興起一陣高潮的時候,華為就開始策劃現在的5G了。
那時候的一句玩笑話「開發5G就是為了不讓研發閑著」,也可以看出業界對於5G的認知極其模糊,華為定義超業務HyperService Cube從三個維度明確了未來5G全聯接最關鍵的三大需求以及15個典型應用場景,三大需求即時延、吞吐率及聯接數,分別對應1、10、100,即1ms的時延、10Gbps的用戶速率和100個billion也就是1000億的聯接:1ms意味著零延時和零等待,支持實時移動控制、車聯網應用和通信;10Gbps數據速率帶來了身臨其境、類光纖速率的體驗,能夠支持超高清視頻和虛擬現實應用以及移動雲服務;華為預測,到2020年全球範圍將產生1000億聯接,5G需要同時支持數十億的應用和千億級的互聯設備,而基於物聯網的特性,還要滿足「永遠在線」的訴求。
15個典型應用場景,比如海量鏈接的物聯網、垂直產業場景(汽車、醫療、工業自動化機器人)、終端用戶的自組網等,具體如自動駕駛、超高清視頻、虛擬現實、醫療保健、智能家居、萬物互聯的智能感測器等場景。Huawei has deFned so called 5G HyperService Cube 25 to show - A - 102,328。
而2014年距離2009年華為開始發力5G已經過去5年了。
包括歐盟、中國、日本和美國的研究機構和團體都普遍預測2020年將是5G商用的時間節點,在2015年5G尚未形成一種成型的技術或標準,還是一種概念的時候,標準已經成為愛立信、華為等技術型企業競爭的核心。
之後越來越多的國家、運營商、供應商加入到5G戰局。
這幾天打開新聞滿屏都是,5G技術標準中國定?
定個鎚子啊
中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,從美國高通主推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。此前,5G中長碼編碼確認方案為LDPC。
2G、3G時代華為是個追趕者,4G時代實現了與國外巨頭齊頭並進,而在5G時代華為將力爭成為全球的引領者。
對於華為來講,佔得標準制定的先機,避免之前處處受制於人,從而搶到產業發展的先機。
在終端PC的高潮慢慢過渡為移動端的時候,國內移動端的發展慢慢的有了更加廣闊的想像空間。
從人與人能夠通信到用戶追求更便利高效優質的體驗,VR、3D視頻以及自動駕駛、智能家居、全聯接的智能感測器等人與物的通信聯接,海量的聯結需求與極低的端到端時延必然需要更高峰值的寬頻連接,未來需要的海量數據,運營商無法再按照原本的規則即多少流量收多少錢來收取費用,
更重要的是,應用場景的拓展需要供應商更加靈活的應用框架拓展。曾經華為提出來的Everything on Mobile,Everything connected,Every function virtualized,很好的詮釋了未來包括人與人、人與物、人與虛擬突破時空限制的移動端互聯。曾經靠賣流量賺錢的電信運營商必須在一系列的聯結中找到自己能夠提供的價值,在提供服務的同時提供一個平台,並且構築自己的生態系統,尋找或者創造一種商業模式實現自己能夠提供的價值。
可以想像未來華為以業務為中心以用戶為中心支撐起來的大量垂直行業應用。
編碼和調製是無線通信技術中最核心最深奧的部分,被譽為通信技術的皇冠,體現著一個國家通信科學基礎理論的整體實力。
中國通信人通過不懈的努力,取得了一系列工程技術上的成果。TD-SCDMA技術雖然不夠成熟,但它使得中國通信技術第一次跟上了世界的腳步。而TD-LTE技術的發展,中國通信技術第一次成為了世界的主流技術之一。然而需要看到的是,其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼,卻不是中國原創的技術。
現在,中國華為公司主導的Polar碼最終打破了這個天花板,這既是中國在基礎通信領域多年精心研究的回報,也是中國在通信技術領域綜合實力不斷提升的寫照。一切成果的取得都不會一帆風順,Polar碼面對著以美國為首LDPC陣營的強大競爭,長碼方案討論時幾票之差惜敗。而在短碼的爭奪中,進一步優化的Polar碼王者歸來,贏得了控制信道短碼的勝利。
Polar碼的勝利標誌著中國通信標準從追隨、持平到引領的跨越,也祝願在5G研究的方方面面,中國公司的有關技術也能取得一個又一個新的成績!
5??G標準制定好了 以後物聯網,車聯網,無人駕駛,萬物聯網都可以實現。華為在NB-IOT方面也是走在前面
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