技術角度解讀:聯想5G編碼投票事件到底是怎麼回事?

技術角度解讀:聯想5G編碼投票事件到底是怎麼回事?

撰文 | 陳 經

知識分子為更好的智趣生活 ID:The-Intellectual

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聯想2年前參與5G編碼標準投票的歷史,近日被舊事重提。在中美貿易戰與技術戰爭的背景下,聯想受到了很大輿論壓力,說華為5G編碼之爭失敗了,是聯想害的。這把創始人柳傳志惹急了,公開發聲稱在整個5G信道編碼標準方案投票過程中,聯想的投票原則沒有問題。

本文解釋5G編碼投票事件的來龍去脈,還原其背後的技術背景和行業規則。

5G編碼的幾種選擇是怎麼回事?

4G、5G等無線通信在傳輸中會發生丟失或者錯誤,需要用編碼、解碼來解決。編碼加上冗餘信息,解碼時如果失敗,就說明傳輸有誤要重新傳輸。根據各種應用需求,有多種編解碼方案。

現在我們用的4G編碼,叫Turbo碼,是由歐洲主導的。為什麼只有一種編碼方案?因為全球要互相通信,通信企業也要互相合作。全球國家與公司在通信技術標準上非常注意協商,自己搞一套是不太好的事。

現在到5G了,能不能繼續用這個Turbo碼?其實法國電信就是這麼主張的。但是5G比4G傳輸速率高10倍以上,還要求低延時。Turbo碼編碼簡單,但是解碼複雜,需要的算力較高,這不經濟。顯然要選擇解碼速度快延時低的方案,降低對硬件要求。

人們發現,有兩種編碼方案是更好的選擇。一種是LDPC碼(低密度奇偶校驗碼),一種是Polar碼(極化碼)。前者是1960年Robert Gallager提出的;後者是土耳其畢爾肯大學Erdal Arikan教授2008年提出的。而Gallager就是Arikan在美國MIT的導師。

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Erdal Arikan和Robert Gallager

也就是說,華為支持的Polar碼,並不是華為發明的。為什麼華為要支持Polar碼,不支持LDPC碼?

一個編碼方案要軟硬件實施,牽涉到很多專利。1960年提出的LDPC,發展較早,華為儘管有一些LDPC相關專利,但不如業界老牌公司多。而Polar碼2008年出來時,華為已經是業界龍頭,基於此積累了更多專利。因此,用Polar碼做5G編碼更有利於華為的專利佈局,當然華為選擇力推Polar碼。

但是LDPC發展了多年比較成熟,軟硬件支持更完善。新的Polar碼理論上有一些優勢,但畢竟年頭短,應用還有待發展。業界對Polar碼的一個疑慮是,它的解碼方式叫“逐次消去列表解碼法”,不適合硬件並行實現。Polar碼的理論優勢,硬件實現起來有沒有優勢不好說。

上面說的是數據編碼,無線通信中還有一種編碼,叫控制信道編碼,用來傳輸指令和同步數據。控制信道碼塊長度一般是20-100比特,極端場景可達300比特;數據信道的碼塊長度是40到6000~8000比特,碼塊多得多,數據量比控制信道要高几個數量級。但是控制信道對系統性能很關鍵。

4G控制信道用的編碼,叫TBCC(咬尾卷集碼)。2016年底華為成功推動Polar碼在5G標準的控制信道中應用,取代的就是TBCC。

另外,因為5G數據信道編碼的爭議,還產生了兩個專有名詞:“長碼”和“短碼”。大家隱約感覺,Polar碼在較小的碼塊傳輸中不錯,而LDPC在較大的碼塊傳輸是更好選擇。有人提出建議,大碼塊(長碼)用LDPC編碼,小碼塊(短碼)用Polar碼。2016年底不少新聞誤以為華為推的Polar碼在短碼中勝出了,這是不對的。

支持Turbo碼的歐洲公司,其實意思是長碼用LDPC,短碼繼續用4G的Turbo碼。絕大多數支持Polar碼的公司,意思是長碼用LDPC,短碼用Polar碼。只有華為支持長碼和短碼都用Polar碼。

各家公司出於自身利益,各自支持Turbo、LDPC、Polar碼,國際社會怎麼解決這個問題?各幹各的不可能,否則會亂套,產品不能通用,同一類型的設備要支持幾種編碼,會很麻煩,很浪費。所有公司都同意,要商量出一個編碼規範,商量好了大家就一起照著做,歷史證明,這是行之有效的辦法。

那麼,這個商量的過程具體是怎麼回事?這就要談到讓聯想備受爭議的3GPP會議了。

3GPP技術會議是怎麼回事?

首先,這個3GPP是公司之間的電信組織,各個公司說事的時候不把國家扯進來。還有IETF(國際互聯網工程任務組)這樣的個人組織,成員更為獨立。

從國家角度說事的組織叫ITU(國際電聯),是聯合國下面的一個機構。ITU分配無線頻譜、衛星空間軌道,制定全球電信標準。

為什麼5G編碼不到ITU說事?因為編碼是一種技術實施,不涉及頻譜、空間分配,技術實施得由行業公司具體幹出來。公司有時更願意在3GPP這種公司組織裡談事。

和5G編碼相關的3GPP技術會議有三次,分別叫RAN1#86、#86b、#87。這種技術會議不是定期開的,有事要解決就讓業界相關公司來開會,一次不解決問題,就繼續開。

會議原則上技術優先,各個公司必須用“技術語言”來說事。主辦者會綜合各個公司的意見,接受各種提案,讓公司們對提案表態。支持者太少的提案,就直接放棄。如果對立提案各有不少支持者,就充分討論。

為什麼3GPP會有投票?這種投票其實是摸底性質的,看看某種技術有多少公司支持,或者反對。這裡需要說明的是,不存在所謂的“投票定勝負”。

也就是說,3GPP不會公佈一個投票框架說,“這是最後決戰了,投票輸了的得聽贏家的”。公司之間不能這麼說事,3GPP還是主張協商解決問題。如果投票差距不大,3GPP很可能會說:分歧比較大,不忙做決定,先把能定的定下來。原則是找共識,不是定勝負。

那為什麼投票還是很重要的呢?因為支持者多,說事的時候就顯得有道理。如果一個公司支持者不多,還堅持說自己的方案好,會顯得不專業,好象不是來開會而是來搗亂的。支持者多,提案的人就更容易堅持,說大家應該這麼辦,你們應該改變看法。最後,就全體同意某個方案了,會議算是開成了。支持少的人可以要求繼續討論,來說服更多公司。但是,除非一拍兩散自己強行支持某種方案,最終還是得一起商量。時間拖下去,對參與的公司都不利,一般也就商量出辦法了。因為3GPP並不是讓公司們來鬥爭定勝負,總的來說是為了共同的利益,確定了技術方案,大家都有錢賺。過程中各公司的利益可以開誠佈公擺在檯面上,甚至國家利益都可以暗中體現。但無論如何,最終還得協商解決。

介紹完了3GPP開會的原則,三次5G編碼會議具體是怎麼回事?

3GPP三次5G編碼會議的過程

哥德堡會議

2016年8月22-26日,3GPP第一次重要的5G編碼會議在瑞典哥德堡舉行,叫RAN1#86會議。

這次業界公司還屬於交換意見,叫預討論,沒有說一定要出結果。哥德堡會議只聊數據編碼,不聊控制信道編碼。

這次會議,不少爭論忽略了。要按這次討論的內容,一堆中國公司都像是站錯隊了。

這次會議的公開文本可以到3GPP網站去下載。其中的一個章節是這麼說的:

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它的意思是,中國的中興、VIVO、小米等公司,和高通、三星等公司支持了一個提案:數據信道應該用LDPC編碼。

同時,也有一個打對臺的提案:

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這個提案是華為和自家的海思、中移動、中國聯通、德國電信、意大利電信、沃達豐、展訊提出的:讓Polar作為數據信道一項候選的編碼方案。

從兩個提案看,陣營很模糊,華為這邊有西方公司,而那邊也有幾家中國公司參與到高通、三星支持的方案。其實這是各家公司表達對技術的意見,純粹的技術意味,不是站隊。LDPC作為老牌編碼方案,得到了中國外國不少公司支持。Polar碼作為新興技術,也得到了一些公司支持。而且也只是預討論,並不是要做什麼決策。

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其實還有第三個提案,LG、愛立信等公司說,Turbo碼也得考慮進5G編碼。

那這次會議,聯想還有它收購的摩托羅拉在幹啥?在打醬油。可能是因為還沒有什麼意見,就沒有啥提案,沒有表態。

因為業界公司看來有分歧,會議就給出結論(或者說建議)了:

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這意思是說,這次有分歧定不了,數據編碼方案在下次會議RAN1#86b解決。會方建議,業界公司去積極分析比較,多給細節,幫助做出最後決定。也就是說,沒有決定什麼事。

里斯本會議

2016年10月10-14日,討論這個建議的86b會議在葡萄牙里斯本召開了。這也是現在輿論討論得最多的一次會議。這次會議仍然是討論數據信道的編碼。

如前所述,經過討論大家覺得可以把長碼和短碼分開來處理,各自選擇一種編碼,可以讓各家公司更充分表達意見。這次,聯想終於被捲進來了。

聯想(以及旗下的摩托羅拉)參與的一個提案是:

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這個提案是說,長碼和短碼都用LDPC碼。從名單來看,聯想確實很刺眼,因為同行的其它全是美歐日韓公司。

華為搞的提案是這個:

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這個提案說,Polar碼也應該成為數據信道的方案之一,其實意思就是“長碼用LDPC,短碼用Polar”。中國方面包括臺灣的公司基本都支持了華為,在86會議中支持LDPC的中興、OPPO、VIVO、小米都轉過來了。比起聯想,確實有站隊的意思了。

會方看分歧大,就想辦法搞清楚事情,組織了一個提問調查讓各家公司回答:

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這個問題是,數據信道應該用幾種編碼方案?聯想又和一堆公司說,應該用LDPC作唯一選擇,等於重複了第一個提案。注意華為一家獨自說,應該用Polar碼來完全換掉LDPC。另外一些公司說,應該長碼用LDPC,但是短碼用Turbo或者Polar。

會方看事兒還是麻煩,就繼續組織了一次“否定性投票”。意思是說,給出一種方案,如果你一定不同意,就說出來。

這次“投票”,也就是聯想被輿論指責的最大罪證。

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這裡有三個選項,讓人表述反對意見。“長碼LDPC,短碼Turbo”方案的反對者最多,33家。“長碼LDPC,短碼Polar”反對的公司也不少,有27家,這就是讓聯想惹上麻煩的投票行為,聯想反對了華為陣營支持的Polar碼。“長碼短碼都用LDPC”,反對者有24家,華為陣營都投了反對。這就是一些輿論說,華為投票24:27輸給了高通的由來。

通過這個調查,會方“求同存異”,得出了結論:

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這裡最重要的結論是,長碼確定用LDPC了,短碼的幾種選擇再議(區分什麼叫短碼長碼的X值也再議)。除了華為,所有公司都同意,這個共識華為確實沒法阻止,而且和聯想的站隊無關。就算聯想和中興小米一樣,短碼選Polar,長碼也確定會是LDPC的。

下面要進入最關鍵的邏輯討論了。聯想在兩個對立提案中,與許多中國公司截然不同的奇怪站位,對會方的結論有什麼影響?如果聯想改而支持華為,會議結論會有什麼改變麼?

答案是毫無影響!這是很多輿論不懂的道理。

有些人說,如果聯想改站到華為這邊,3GPP就會決定讓Polar碼來做短碼編碼了。這種推理絕對是錯誤的。因為3GPP的決議是,短碼編碼是“不確定狀態”,下次會議再說。為什麼不確定?因為兩邊都有一些支持的公司。並沒有什麼投票定輸贏。只要兩邊的公司不是碾壓的優勢(就象所有公司都同意長碼用LDPC,只有華為不同意),里斯本會議就會給出“不確定”的結論。

一些輿論說,華為與高通陣營各得了24和27票,華為輸了,所以聯想是罪人(因為聯想可以拉著摩托羅拉改投華為,於是就26:25,華為就能贏了)。這個分析是絕對錯誤的!

首先,並沒有什麼華為24:27輸給高通這回事。因為高通陣營說的“長碼短碼都用LDPC”,會議方並沒有同意。其次,也不存在“聯想改投,華為就能26:25贏了”這回事。聯想改投,無非是兩邊反對的公司數量發生一點變化,在參會各方看來,沒有太大影響,仍然是分歧很大。絕對不可能因為聯想改投了,“長碼LDPC,短碼Polar”就變成會議結論了。按這個邏輯,“長碼短碼都用LDPC”應該當場以27:24勝出,然而會議結論並沒有這樣說。會議只是讓大家充分表達意見,給出一個“下次再說”的結論。

對於聯想這次會議為什麼站到華為對立面去了,很難說清楚。聯想自己說是對LDPC更有感覺,技術積累更多。哪怕就誅心地認為,聯想就是想壞華為的事,就是想投靠西方陣營表示自己“心向西方市場”,這都可以猜測,是個人自由。但是必須明確指出,聯想的投票或者站隊,並沒有在里斯本會議上讓華為失去機會,沒有對華為產生任何不利影響。

雷諾會議

2016年11月14-18日,#87會議在美國雷諾舉行。這次會議最終決定了5G編碼的主要問題。

由於聯想在雷諾會議上投票和華為完全一樣,所以關於聯想沒什麼好說的。但是3GPP會議在技術方面的決定邏輯,還是很有看點的。

前面已經說了,“長碼用LDPC”這事已經定了,華為也放棄了。要爭的就是“短碼用什麼”。由於Turbo碼反對的人最多,所以也不用討論了。所以爭論的焦點就是,“短碼用LDPC,還是用Polar”。在這個問題上,全球通信公司有一個大規模的站隊。

華為組織起了55家公司的陣營,要求“短碼用Polar”。注意聯想和摩托羅拉都在華為這邊了。

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高通組織起了31家公司的陣營,要求“短碼也用LDPC”。

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注意,高通陣營的提議中,也包含了一些對Polar方案的讓步。對於特殊情況下的小碼塊數據,以及控制信道編碼,可以用Polar碼。

除了“數據信道短碼”方案的爭議,在控制信道上也發生了一個較小的分歧。華為等55家公司提議控制信道編碼用Polar碼,高通等五家公司提議用TBCC碼。這個很容易決定,華為等55家公司的意見成為共識,3GPP會議決定,控制信道編碼用Polar碼。這確實是華為陣營獲得的一個成就,也是2016年底不少新聞報導的焦點(雖然很多說錯了)。兩個提案如下,明顯華為陣營的公司多得多。

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那麼,“短碼用LDPC,還是用Polar”這個問題最後如何了?是不是按某些人以為的投票邏輯,華為這邊55票對高通31票勝出了?很遺憾,3GPP會議的邏輯不是這樣的。

3GPP會議不是數公司數量,大公司的份量要比小公司重得多。高通陣營那31家,但是很有幾家大塊頭,如三星、英特爾、愛立信,全球市場份額不小。

最後,雷諾會議得出的“共識”,基本按高通陣營建議的來了:短碼也用LDPC碼。可能高通陣營提議裡控制信道用Polar的建議,就是用來讓華為陣營放棄對抗的。可以想象,會議各方爭論,華為方案通不過,而高通陣營實力要強一些,最後就勸華為陣營妥協。華為陣營看著公司多,但是也並不是很堅定,大多數公司技術上其實沒有多少偏向。事情總需要得到解決,不能拖著不動,於是華為這邊就同意了短碼用LDPC,以控制信道用Polar碼作為小的收穫。

華為陣營也不能說是輸。通過了標準,業界公司可以各顯神通佔領市場。華為在LDPC上也有積累,以後會在LDPC方向上繼續努力。

結 論

在3GPP在於5G編碼的三次會議上,華為公司史無前例地組織起了龐大的陣營,對美歐日韓公司陣營發起了挑戰。這說明中國公司學會了用“技術語言”來表達公司利益、國家利益,公司之間的合縱連橫能操作起來。

華為公司主推的Polar碼,不是自己發明的,但這是中國公司首次按照3GPP的公認規則下場比賽,有里程碑意義。華為提出的建議,需要爭取全球公司同意,並非TD-SCDMA這種本國就能獨立實施的標準。華為雖然沒有實現數據信道的目標,但也算部分成功了,Polar碼成為控制信道的編碼方案。

聯想在幾次5G編碼3GPP會議中,本來是無關緊要的角色,2016年沒有引起任何關注。第三次會議,聯想加入了中國公司的陣營,沒有異常。聯想在第二次會議中,奇怪的站隊行為,應該由聯想自己去解釋。本文指出的是,聯想第二次會議中的異常行為對會議進程沒有任何影響,並非華為方案沒有通過的原因。而3GPP也不存在所謂的投票定輸贏的機制。從目前的國際電信公司格局看,華為方案得到通過的可能性不大,更不可能在第二次會議中直接通過。從3GPP會議的處理原則看,無論聯想站哪邊都不會有實質影響。

輿論由於對電信標準涉及的技術問題、流程問題不理解,對事件可能有一些誤解。聯想是個什麼樣的企業,各人可以自行判斷。但本文希望能解釋清楚還原一些事件真相。

作者注:感謝通信專家楊學志博士對事件提供的專業意見,對本文幫助很大。

參考文獻:

1.http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_86/Report/Final_Minutes_report_RAN1%2386_v100.zip

2.http://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_86b/Report/Final_Minutes_report_RAN1%2386b_v100.zip

3.http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_87/Report/Draft_Minutes_report_RAN1%2387_v010.zip

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