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编码不等于5G 不宜炒作Polar码造神

铁流 · 2019-08-21 · 来源:铁君公众号
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  不知为何,在2016年举行的5G eMBB场景编码投票会在2018年被热炒,然后一些媒体把编码等同于5G核心技术。不少媒体还创造了Polar=华为原创=中国标准,LDPC=高通原创=美国标准,然后因Polar在控制信道有所斩获,鼓吹“华为打败高通,拿下5G时代”,又或是因LDPC在斩获编码信道,而将高通神化,比如下文:

  LDPC技术在只缺华为一票的情况下被确立为5G移动宽带数据信道的国际编码标准,成为3G/4G/5G网络共存时代的首发标准。高通是LDPC技术的牵头者,借着核心专利的优势......

  最近,申同学又因为Polar码火了,舆论上又有往沸腾体靠近的趋势。虽然5G编码被媒体炒作,被披上了种种光环,Polar被包装成了黑科技,连带着申同学也因Polar码而被媒体“造神”,但实际上,当下说法是有很多问题的。

  LDPC、Polar相对于Turbo提升有限

  虽然在一些报道中Turbo成为被LDPC、Polar“吊打”的对象,但Turbo其实是也是非常牛逼的技术,已经非常接近香浓信息论的上限了,正是因此,Turbo成为3G时代和4G时代的编码技术。

  诚然,LDPC和Polar是Turbo码之后通信技术发展的里程碑性的技术。但是由于Turbo码已经比较接近香农限,虽然这两个码更接近,但是对系统容量的提升已经不大,大概是1—2%左右。

  这点提升意义非常有限,因而一些媒体因为LDPC、Polar替换Turbo对5G性能提升大肆吹捧,或者把LDPC、Polar替换Turbo视为5G的革命性,是值得商榷的。

  便宜好用是LDPC受青睐的根源

  之前说了,LDPC、Polar比Turbo更加接近理论上限,只不过Turbo已经很接近上限了,因此,LDPC和Polar的这点提升对于系统效率而言意义不大。大家的选择更多的还是基于各自的商业利益。

  LDPC码由美国Robert Gallager博士在1963年发明,是世界上最好用的数据传输编码之一。

  今天的中国国家卫星电视广播系统(ABS-S)、中国国家地面数字视频广播系统(DTMB)、中国移动多媒体广播系统(CMMB);固定接入网络:ITU-T高速家庭有线网络(G.hn);无线接入网络:IEEE的802.11n、802.11ac、802.16e(WiMAX)等等,它们的信道编码全都使用LDPC码。也就是说,你现在用的WiFi所采用的就是LDPC编码。

  LDPC码备受青睐的核心原因除了好用,另一个原因则是便宜,LDPC码大量的基本专利早已过期,一些衍生专利也濒临过期(专利保护期一般为20年),所以诸多通信公司都对LDPC码进行大量研发工作。

  LDPC提出的比较早,因而很多专利都过期了,像摩托罗拉、爱立信、诺基亚、高通等国外老牌厂商也有一定积累,所以无论是老牌厂商,还是像OPPO、小米、VIVO、酷派等在通信技术积累方面比较有限的终端整机厂,都倾向于LDPC,这也是为何在86b次葡萄牙里斯本会议上,支持信道编码和控制编码都采用Polar的,只有华为一家。

 

  *86b次会议R1-1610607提案截屏

  值得一提的是,在86b次葡萄牙里斯本会议上,华为的数据信道全Polar码提案无人支持,连华为最嫡系的华为终端和海思半导体都不支持华为用Polar码与LDPC码正面硬刚。

  Polar并非中国原创或中国标准

  虽然不少媒体在报道中,创造了“Polar=华为原创=中国标准”,“LDPC=高通原创=美国标准”的概念,但实际上,Polar并非中国原创,而是由一位土耳其教授原创,相关专利也在其手中。华为强项在工程应用,而非基础理论创新,成果和专利也主要在这方面,华为在Polar上投入巨资,有很多Polar方面的专利,但这不等于Polar就是华为的。

  根据2018年9月7日各大媒体统一发布的Polar码专利分析宣传稿,以新闻稿的权重分析来看,华为第一,爱立信第二,InterDigital第三,高通第四。从中可以看出,华为在Polar码上的投入也是巨大的,而且是最强势的。

  同时,爱立信、InterDigita、高通等厂商也持有大量Polar码专利。因此,Polar并非中国原创或中国标准,华为只是在手里没有原创性技术的情况下,在一个比较新的技术上投入海量资源将其工程应用化,华为和爱立信、InterDigita、高通一样,是Polar码应用化的重要推手,Polar并非中国原创或中国标准。

  LDPC并非高通原创 更非美国标准

  之前介绍过,LDPC码由美国Robert Gallager博士在1963年发明,而高通公司成立于1985年,很显然,LDPC不可能是高通原创的。而且由于这项技术问世已经半个世纪了,全球很多厂商在LDPC上也有一定积累,而且大量专利已经过期,这也是为何诸多厂商支持LDPC的根源。

  在《中国知识产权报》2015年的报道中这样写到:

  目前,LDPC 编解码领域的专利申请人主要集中在中国、韩国、日本、美国等国家和地区。其中,中国的专利申请量位居第一位,为 595 件,申请人主要集中在企业、高校及科研院所,这说明国内在该技术领域具有较强的研发实力和创新能力,尤其是部分企业已经拥有了一定数量的专利申请。韩国、日本和美国的专利申请量分别为 279 件、269 件、268 件,这 3 个国家在该技术领域也具有一定优势。

 

  来源:《LDPC编解码领域中国专利申请数据分析》

  据该文披露,至2015年,三星以216件LDPC码专利申请量排名第一,高通以57件专利申请量排名第4,华为以51件专利申请量排名第5。

  在谷歌专利查询工具Google Patents上,以LDPC为关键词,可以看到专利受让人榜单中博通排第一,三星第二,高通第五;以LDPC code为关键词,则是三星第一,博通第二,高通连前十都没进。

 

  图片来源:Google Patents关键词搜索结果

  显然,支持LDPC码并不等于支持高通。在3G/4G时代备受高通专利剥削的企业也不会选择“高通的LDPC”。LDPC提案发起人是三星,而非高通。高通除了开始配合三星参与了LDPC码的提案,后续会议LDPC码获得三星、索尼、联想、英特尔等支持,高通未表态。这从侧面证明了LDPC码与高通的关系远没那么密切。

 

  *86b次会议R1-1610767提案截屏

 

  *87次会议R1-1613342提案截屏

  在2016年前,所有的中文媒体均将LDPC码视为中国企业后发先至的法宝,2018年后,LDPC码被造谣者一夜之间强行捆绑成了高通的财产。

  华为力推Polar是基于自身商业利益考量

  LDPC不等于高通原创或美国标准,Polar不等于华为原创或中国标准。把LDPC抢到编码信道鼓吹高通赢了,中国输了,并不客观。同理,把Polar在控制信道有所斩获就宣传华为赢了,拿下5G时代也不客观。

  之前介绍了,在《中国知识产权报》2015年的报道中表明,LDPC 编解码领域的专利申请人主要集中在中国、韩国、日本、美国等国家和地区。其中,中国的专利申请量位居第一位,为 595 件,韩国、日本和美国的专利申请量分别为 279 件、269件、268 件。正是因此,在2016年前,所有的中文媒体均将LDPC码视为中国企业后发先至的法宝。然而,2018年后,LDPC码被造谣者一夜之间强行捆绑成了高通的财产。

  这实在令人啼笑皆非。

  华为之所以会力推Polar,主要是基于自身商业利益上的考虑,因为华为在Polar上投入了大量,在Polar上比较强势,就专利数量来说位列第一。然而,由于Polar太新了,国内外只有华为、爱立信、InterDigital、高通等少数大企业投入了较多资源做工程应用,国内其他厂商不具备如此雄厚的资金和人力紧跟新技术。

  因此,国内企业、高校及科研院所都持有LDPC专利,而且中国在LDPC专利数量上优于美国、日本、韩国,因而在86b次葡萄牙里斯本会议上,诸多国内厂商和科研院所会支持LDPC。

  但对于华为而言,华为在Polar上投入了大量资金做研发,不能让投入打水漂,因而肯定倾向于Polar。何况其在LDPC的话语权显然不如其在Polar上的话语权,因而选择Polar对华为最为有利。

  可以说,Polar码代表的不是国家利益,也不是中国厂商的整体利益,而是在Polar码上布局较多企业的利益,比如华为、爱立信、InterDigital、高通等公司,其中,收益最大的就是华为。

  而国内外众多厂商之所以支持LDPC,只有华为一家死拼Polar,主要是因为两点:

  一是LDPC码那样在多个领域进行过长时间的技术验证,而Polar是2008年提出的新技术,在此前并未像LDPC码那样在多个领域进行过长时间的技术验证。诸多厂商肯定希望采用更加成熟的技术。

  二是LDPC是上世纪60年代提出的技术,由于专利保护一般是20年,因而LDPC很多专利早已过期了。相比之下,Polar是土耳其教授2008年发明的,在整个5G生命周期内基础专利都不会过期(要交专利费),因而诸多商业公司肯定选择大量专利过期的LDPC。

  编码只是5G关键技术的一部分 不宜过度炒作

  铁流以前介绍过,5G关键技术是一整套技术体系,主要包括调制、编码、多址、多天线、组网等。

  在调制上,多年以来一直没变,3G、4G、5G用的都是同一套东西。

  编码上换了LDPC和Polar,LDPC和Polar技术很牛,已经非常接近理论极限,代表了人类对自然界探索的里程碑。但因为此前的Turbo也很接近理论极限了,因而LDPC和Polar相对于Turbo系统效率提升微乎其微。

  多址上虽然众多寡头大厂鼓吹NOMA,但由于NOMA的增益为零,最后还是用了4G的老技术,堪称打脸。

  组网方面CoMP也是没啥提升,运营商经过测试后发现增益为0。而mass MIMO则属于摆拍就行,实战不行的玩意。只能实现一些比较简单增益有限的,比较复杂的增益比较夸张的无法实现。

  事实上,现在的5G系统效率相对于4G没啥提升,完全是靠暴力提升网速的。因而带来5G基站功耗巨大,成本倍增,覆盖范围仅有300米等问题。

  因而如果在基础理论上有所突破,改进的空间非常大,大家应该多关心基础理论,以及多址、多天线、组网等沿用老技术,或技术上开倒车,或不成熟的技术等方面有没有突破,而不是整天盯着编码,把编码这个系统效率提升微乎其微的玩意当成5G核心技术的全部。

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