华为Polar Code成为全球5G最关键标准，为中国抢占战略制高点【深度解读】

华为Polar Code成为全球5G最关键标准，为中国抢占战略制高点

文 | 冰川松鼠（咔嚓私人微信：eric932225）

美国当地时间11月17日凌晨0点45分，在3GPP RAN1 87次会议的5G短码方案讨论中，华为公司主推的Polar Code（极化码）方案，从美国主推LDPC，法国主推Turbo2.0两大竞争对手中脱颖而出，成为5G控制信道eMBB场景编码方案。

 （会议最终结论）

5G标准是一场没有硝烟的国家之战

作为主导关键标准的巨头，华为、爱立信、诺基亚&阿朗等不仅在场景化的终端实验上你争我夺，基础核心方案更是暗战不断，而此次5G关键标准的讨论和确定更是一场相关国家在背后支持的没有硝烟的“战争”，5G 三大编码候选技术的背后是真正的三国之战：美国以高通领队主推 LDPC，法国主推 Turbo2.0，以及中国以华为为首的Polar code。

据了解，由于短码的讨论分为控制信道和数据信道，各公司从性能、实现复杂度，以及可行性等角度对几个候选编码进行了全面的分析。会议的讨论异常激烈，几乎所有的公司都参与其中，其中华为公司的提案支持公司有59个之多。此前10月14日，5G中长码编码方案在里斯本确认，最终获胜方案是LDPC，也标志着3G、4G下使用的 Turbo 码结束了其长达十几年的统治地位。

编码和调制是无线通信技术中最核心最深奥的部分，被誉为通信技术的皇冠。有媒体评论认为，TD-SCDMA是中国通信技术第一次跟上了世界的脚步。而TD-LTE技术的发展，中国通信技术第一次成为了世界的主流技术之一，但其中的核心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码，却不是中国原创的技术。

此次，华为的Polar码拿下了控制信道短码的胜利（上行和下行），意味着华为为中国拿下5G的半壁江山，也为中国在未来5G通信领域抢占到一个非常重要的制高点。5G（第五代通信技术）商用正在加速，预计最快铺开是在2018年的韩国平昌冬奥会。

什么是极化码？

1948年，现代信息论的奠基人香农发表了《通信的数学理论》，标志着信息与编码理论这一学科的创立。根据香农定理，要想在一个带宽确定而存在噪声的信道里可靠地传送信号，无非有两种途径：加大信噪比或在信号编码中加入附加的纠错码。

 （克劳德艾尔伍德香农）

LDPC码即低密度奇偶校验码（LowDensity Parity Check Code，LDPC），它是由Robert G.Gallager博士于1963年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，不仅有逼近香农极限的良好性能，而且译码复杂度较低、结构灵活，是近年信道编码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。LDPC码已成为无线通信系统强有力的竞争者，而基于LDPC码的编码方案已经被下一代卫星数字视频广播标准DVB-S2所采纳。

而Turbo码是Claude.Berrou等人在1993年首次提出的一种级联码。基本原理是编码器通过交织器把两个分量编码器进行并行级联，两个分量编码器分别输出相应的校验位比特；译码器在两个分量译码器之间进行迭代译码，分量译码器之间传递去掉正反馈的外信息，这样整个译码过程类似涡轮（Turbo）工作。因此，这个编码方法又被形象地称为Turbo码。Turbo码具有卓越的纠错性能，性能接近香农极限，而且编译码的复杂度不高。

极化码是由土耳其毕尔肯大学（bilkent）Erdal Arikan教授于2008年首次提出，其论文从理论上第一次严格证明了在二进制输入对称离散无记忆信道下，极化码可以“达到”香农容量，并且有着低的编码和译码复杂度。

目前，极化码是唯一可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术。极化码构造的核心是通过“信道极化”的处理，在编码侧，采用编码的方法使各个子信道呈现出不同的可靠性，当码长持续增加时，一部分信道将趋向于容量接近于1的完美信道（无误码），另一部分信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道，选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量。在译码侧，极化后的信道可用简单的逐次干扰抵消译码的方法，以较低的实现复杂度获得与最大自然译码相近的性能。

早在3GPP讨论前，PolarCode（极化码）便在中国IMT-2020 (5G)推进组5G第一阶段外场测试中进行了测试，包括静止和移动场景的性能。

测试结果显示，通过极化编码的使用和译码算法的动态选择，同时实现了短包（大连接物联网场景）和长包（高速移动场景，如自动驾驶等低时延要求）场景中稳定的性能增益，使现有的蜂窝网络的频谱效率提升10%，还与毫米波结合达到27Gbps的速率，实测结果证明极化码可以同时满足ITU的超高速率、低时延、大连接的移动互联网和物联网三大类应用场景需求。

同时，值得注意的是LDPC码由于提出时间最早，其相关的专利已纷纷到期或接近到期，而极化码最为年轻，它的相关专利更是华为一枝独秀。

谁在承载中国未来的希望？

还记得华为CEO任正非在5月份召开的全国科技大会上说：“随着生物技术的突破，人工智能的使用……，为满足信息流量爆炸的传送与处理，从而促使石墨烯替代硅时代，引发电子工业革命，其汹涌澎湃，巨浪滔天，我们无法想象。我们一片迷茫。”

但对于极其具有“冬天意识”的华为来说，越是前途不确定，越是如临深渊。任正非说：“华为现在的水平尚停留在工程数学、物理算法……等工程科学的创新，尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限，而世界面对大信息流量、低时延的理论还未创造出来，华为已感到前途茫茫，找不到方向。华为已前进在迷航中。重大创新是无人区的生存法则，没有理论突破，没有技术突破，没有大量的技术积累，是不可能产生爆发性创新的。“

危机感始终伴随着华为！

为此，华为投入八万多研发人员，投入销售收入的14%以上用于研发经费，其中的20~30%用于研究和创新，70%用于产品开发。2005年至2015年这十年间华为共投入研发经费达2400亿元人民币。

华为这些年逐步将能力中心建立到战略资源的聚集地，在世界建立了26个能力中心和36个联合创新中心，其中包括两个数学研究所、两个材料研究所和一个美学研究中心，也聚集了一大批世界级的优秀科学家，甚至不乏“为科学Renato Lombardi专门成立米兰微波研究所”这样的案例。

（Renato Lombardi）

当华为全球出征的时候，中国的互联网巨头却在为送餐服务打得头破血流！

谁能够承载中国未来复兴的希望？

结论已明……

来源：综合于观察者网、通信网、科技控等网络信息