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華為5G技術(shù)溯源,5G標(biāo)準(zhǔn)與控制信道之談
華為5G技術(shù)溯源,從這個(gè)意義上來說,阿勒坎在學(xué)術(shù)上可謂師出名門。而在博士畢業(yè)、回到故鄉(xiāng)土耳其的畢爾肯大學(xué)后,阿勒坎研究出了開創(chuàng)性的技術(shù)。在畢爾肯大學(xué)這所并不算著名的大學(xué),阿勒坎十年磨一劍,終于在 2008 年大功告成,發(fā)表了主要用于 5G 通信編碼的極化碼技于是,華為與阿勒坎取得了聯(lián)系,在這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上申請(qǐng)了一批專利,并且以阿勒坎的極化碼為基礎(chǔ)封鎖了一批專利??萍计髽I(yè)的國際競爭,是專利之爭,也是利益之爭,必須先下手為強(qiáng)。術(shù)方案。
關(guān)于:5G 標(biāo)準(zhǔn)(師徒之爭)
華為在極化碼的基礎(chǔ)上開發(fā)出 5G 通信技術(shù)后,迎來了至關(guān)重要的 5G 標(biāo)準(zhǔn)投票——若能取勝,就能掌握 5G 通信網(wǎng)絡(luò)的話語權(quán)。在去年的 5G 標(biāo)準(zhǔn)投票中,華為推崇的極化碼,受到了美國高通公司的阻擊,高通推崇的是低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。而 LDPC 碼的提出者,正是阿勒坎的導(dǎo)師加拉格。所以,在這場 5G 通信標(biāo)準(zhǔn)之爭的背后,是一對(duì)師徒的技術(shù)之爭。當(dāng)然,表面上是技術(shù)之爭,背后也有國家利益之爭。
以美國的高通為代表的通信業(yè)巨頭自然傾向于用美國人提出的編碼方法,但華為為代表的通信業(yè)新秀也希望在這個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定中占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。在 5G 標(biāo)準(zhǔn)的制定中,經(jīng)過復(fù)雜的博弈,最終形成了一個(gè)折衷方案:LDPC 碼成為數(shù)據(jù)信道的編碼方案;極化碼成為控制信道的編碼方案。所以,這是一種現(xiàn)實(shí)的結(jié)果,華為雖然沒有完勝,但也沒有完敗。高通也一樣,最后的結(jié)果就是大家一起發(fā)展 5G,誰也別把誰踢走。
從技術(shù)層面來說,LDPC 在 1963 就發(fā)明了,但受限于當(dāng)時(shí)的硬件條件,同時(shí)因?yàn)槿狈尚械淖g碼算法,所以此后 30 多年間基本被人們忽視。但隨著技術(shù)的進(jìn)步,尤其是 1993 年貝魯?shù)热税l(fā)現(xiàn)了 Turbo 碼并用于 3G 與 4G 通信后,受 Turbo 碼啟發(fā),人們對(duì) LDPC 碼進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),LDPC 碼的性能比 Turbo 碼更好。所以,LDPC 碼被認(rèn)為一種比較成熟的老牌編碼方案,效果確實(shí)是不錯(cuò)的。但極化碼的優(yōu)勢(shì)是計(jì)算量小,用小規(guī)模的芯片就可以實(shí)現(xiàn),比較適應(yīng)于 5G 的小基站,而且采用這種編碼方法的硬件商業(yè)化后設(shè)備成本低,因此也極具競爭力。
關(guān)于:控制信道
上文提到,華為主推的極化碼主要用于 5G 的控制信道編碼,這是什么意思呢?控制信道是用來傳輸指令和同步數(shù)據(jù)的,這就好像我們打開電腦時(shí),電腦需要讀取硬盤上的信息,這就需要給硬盤通電,這個(gè)通電過程就是由控制信號(hào)來傳遞的。所以,簡單地說,華為的 5G 極化碼方案爭取到了“給電腦硬盤通電的管制權(quán)”,而不是“傳輸硬盤上的電影數(shù)據(jù)的權(quán)力”。
從數(shù)據(jù)量來說,控制信道的數(shù)據(jù)量要小很多,碼塊長度一般在 20-300 比特之間——這就好像你不是要傳輸高清的電影數(shù)據(jù),只是要把電腦打開,不需要那么多數(shù)據(jù)量來完成開機(jī)這個(gè)事情。而 5G 數(shù)據(jù)信道的碼塊長度要長得多,典型的數(shù)據(jù)量在 3000~8000 比特之間,而且碼塊非常多,其所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比控制信道要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。所以,從數(shù)據(jù)量大小來說,LDPC 碼取得的勝利更大一些,但這也不表示極化碼失敗了。畢竟,極化碼是一個(gè)新秀,還沒有在實(shí)踐上經(jīng)過千錘百煉,所以只能等 5G 大規(guī)模商用以后,我們?cè)賮碓u(píng)估極化碼的優(yōu)越性到底是不是真的好。
對(duì)于極化碼來說,長度為N的數(shù)據(jù)塊,其編碼的復(fù)雜度是O(N log N)。而根據(jù)祖師爺香農(nóng)的判據(jù),這已經(jīng)到達(dá)了 5G 編碼的最優(yōu)極限。所以,華為看好極化碼的未來,因?yàn)樗鼧O富理論優(yōu)勢(shì)。而且華為已經(jīng)在 5G 產(chǎn)業(yè)化上走得很遠(yuǎn)了。因此,我們不難理解華為的底氣:因?yàn)檎莆樟思夹g(shù),即使遭遇貿(mào)易戰(zhàn),華為也有勝利的信心。
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