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文|網易科技特約作者 丁傲西
在剛剛過去的11月18日，國際無線標準化機構3GPP的RAN1（無線物理層）87次會議在美國拉斯維加斯召開。經過幾天幾夜激烈的討論，3GPP最終確定Polar碼為5G eMBB（增強移動寬帶）場景的控制信道編碼方案。
而在更早之前的10月14日，LDPC碼戰勝了Polar碼被採納為5G eMBB場景的數據信道的長碼塊編碼方案。換句話說，Polar碼終於在首戰失利後迎來了轉機。
這本來只是3GPP一次很普通的5G信道編碼會議，然而隨著網絡上一篇名為《厲害了我的中國！華為碾壓高通，拿下5G時代》文章的廣泛傳播，大量不明真相的圍觀群眾紛紛轉載並盛讚華為。
在眾多國內媒體的報導中，普遍把Polar碼當做是中國華為公司主導的一種標準，而把LDPC碼當做美國高通公司主導的一種標準。不少自媒體人甚至認為，中國終於在5G時代戰勝了以高通為代表的西方國家。到了5G時代，全世界都必須使用中國標準，甚至必須給中國企業繳納專利費。然而情況果真如此麼？
不可或缺的「信道編碼」
我們知道，電子產品中的所有數據都是以二進位儲存的。要想將數據傳輸給對方，只需要傳輸一連串由「0」和「1」組成的數字就可以。然而在實際傳輸過程中，信號不可避免的受到環境中各種因素的幹擾。可能原來代表「0」的信號，經過幹擾變成了「1」。而代表「1」的信號，也可能因幹擾而變成「0」。如果不加任何處理，最終接收到的數據就不可能是正確的。
為了克服這一問題，信道編碼應運而生。為了增加數據傳輸的可靠性，人們在信息發送前增加必要的糾錯編碼。信號即使在傳輸過程中出現差錯，也可以通過糾錯碼的運算在接收端發現和糾正。前面所提到的LDPC碼和Polar碼，都是信道編碼的方法之一。
Polar碼為什麼輸了5G第一仗？
既然LDPC碼和Polar碼同樣是信道編碼技術，為什麼Polar碼會輸了第一仗呢？要想弄明白這個問題，我們先來看看這兩種編碼技術有什麼區別。
LDPC碼（Low Density Parity Check Code）中文名叫「低密度奇偶校驗碼」，它是由Robert G.Gallager博士於1963年提出的一種信道編碼技術。它最大的特點是用於糾錯的「奇偶校驗碼」以極低的密度分散在傳輸信號當中，不僅在傳輸性能上大幅逼近「香農極限」（在指定條件下通信傳輸所能達到理論極限），同時還可以降低解碼難度,增加糾錯成功率。另一方面，由於LDPC碼提出於上個世紀60年代，核心專利早已過期。因此隨著軟體硬體整體水平的不斷提升，LDPC碼也已廣泛使用在包括深空通信、光纖通信、衛星數字視頻和音頻廣播在內的諸多領域。我們常見的CMMB（廣電主導的廣播電視網絡標準）、WiFi標準802.11n/802.11ac，甚至包括嫦娥二號在內的航天通信領域使用的都是LDPC碼。
Polar碼（極化碼）是由土耳其畢爾肯大學的Erdal Arikan教授於2008年提出的，其最大的特點是在極低的編碼和解碼複雜度前提下逼近「香農極限」。根據公開的資料，Polar碼可以同時滿足超高速率、低時延、大連接的移動網際網路和物聯網三大類應用場景需求。在某些應用場景上，Polar碼甚至比LDPC碼擁有更好的網絡性能。從某種意義上說，極化碼「理論上」解決了近60年來資訊理論和編碼領域一直想要解決的問題。（有興趣的讀者可以關注"Channel polarization: a method for constructing capacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels." 這篇論文）
既然Polar碼在性能上不輸於LDPC碼，某些場景的表現甚至還超過了LDPC碼，為什麼Polar碼卻輸了第一仗呢？答案就在專利費和產業鏈上。
一方面，由於Polar碼是2008年才推出的信道編碼標準，大量核心專利掌握在包括Erdal Arikan教授在內的企業和個人的手中。由於對未來可能繳納高昂專利費用的擔憂，很多企業並不願意把賭注押在Polar碼上。另一方面，使用LDPC碼不僅不用繳納高昂的專利費，同時產業鏈極為成熟。而Polar碼由於推出的時間較晚，目前的測試僅僅停留在實驗室階段，尚未有足夠多的實際案例做支持。因此更多的企業選擇把賭注壓在LDPC碼上，Polar碼輸了第一仗也是必然。
5G標準確定還為時尚早
經過幾日幾夜激烈的討論，3GPP最後決定在5G eMBB場景上使用LDPC碼作為數據信道編碼方案，使用Polar碼作為信令信道編碼方案。這樣的結局，除了技術的考量以外，更多的是利益平衡的需要。有了Polar碼，高通收取專利費時就要考慮到Polar碼專利的影響。而Polar碼專利持有人收取專利費的時候，也要評估高通對此的顧慮。兩者平衡，專利費就有了談判和下降的空間。
除此之外，前文中提到的eMBB場景不過是3GPP確定的三個5G場景之一（3GPP確定的5G場景包括「移動寬帶增強(eMBB)」、「大規模物聯網(MassiveMTC)」、「低時延高可靠通信(Ultra-relaible and Low Latencycommunication)」三大類），後續還將決定「大規模物聯網」和「低時延高可靠通信」兩個場景下的信道編碼方案。儘管此次3GPP採納了華為所主推的Polar碼方案，現在就說「華為碾壓高通，中國拿下5G時代」顯然為時尚早。
總結：
LDPC碼和Polar碼不過是眾多信道編碼方式中的兩種，它們雖然不是中國提出的標準，卻和中國科研人員的努力有著千絲萬縷的聯繫。
所謂「Polar碼是華為的，LDPC碼是高通的」本身就不正確。技術的演進是循序漸進的，沒有一項技術是封閉自己而能夠獨自實現的。4G如此，5G也不例外。這次LDPC碼和Polar碼之爭，表面上看是國家與國家的競爭，實際上不過是3GPP作為國際標準化組織為電信產業貢獻的又一個5G特性而已。無論是LDPC碼還是Polar碼，都是業界眾多公司和科研機構共同努力的結果。
技術是沒有國界的，華為、中興之所以成功，正是歸功於它們的國際化。也正因為如此，刻意將兩種標準對立起來就顯得毫無意義。實踐是檢驗真理的唯一標準，只有尊重事實，拋棄偏見，才能有利於我國的通信發展。以「自主智慧財產權」為名的利益之爭，還是少些吧！
本文來源：網易科技報導 責任編輯： 齊亞倫_NT4779