5G通信取得局部性勝利！關(guān)鍵技術(shù)到底有哪些？

　　不久前，中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案。消息一出，在網(wǎng)絡(luò)上就炸開了鍋，甚至有媒體用“華為碾壓高通，拿下5G時代”來形容這次勝利。那么，媒體報道是否名副其實，除了編碼之外，5G還有哪些關(guān)鍵技術(shù)呢?

　　5G通信到底是什么

　　5G，顧名思義是第五代通信技術(shù)，3GPP定義了5G三大場景：

　　增強型移動寬帶(eMBB，Enhance Mobile Broadband)，按照計劃能夠在人口密集區(qū)為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率，在流量熱點區(qū)域，可實現(xiàn)每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度。

　　海量物聯(lián)網(wǎng)通信(mMTC，Massive Machine Type Communication)，不僅能夠?qū)⑨t(yī)療儀器、家用電器和手持通訊終端等全部連接在一起，還能面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景，并提供具備超千億網(wǎng)絡(luò)連接的支持能力。

　　低時延、高可靠通信(uRLLC，Ultra Reliable & Low Latency Communication)，主要面向智能無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務(wù)，能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

　　從中可以看出，相對于4G通信，5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信號，而且上網(wǎng)的速度更快、流量密度更大，同時還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器、無人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合，換言之，就是萬物互聯(lián)。

　　5G通信有哪些關(guān)鍵技術(shù)

　　有媒體將中國華為主推的Polar在信道控制eMBB場景中擊敗美國主推的LDPC和法國主推的Turbo2.0，認為是華為掌握了5G的核心專利，并用“華為碾壓高通，拿下5G時代”來形容。但這種描述是比較值得商榷的。

　　本次高通和華為爭奪的eMBB場景編碼方案，就這件事情本身而言還不能成為核心專利。核心專利是由幾個體系來組成的，一般來說，物理層都認為是最核心的關(guān)鍵技術(shù)，這其中就包括編碼，編碼一方面可以傳遞信號，同時編碼技術(shù)也可以增加抗干擾能力，Turbo2.0、Polar Code、LDPC就是目前法國、中國、美國主推的編碼方案。

　　另外一個就是多址，多址技術(shù)指的是解決多個用戶同時和基站通信的問題，怎么來分享資源的技術(shù)，第一代通信采用的是FDMA技術(shù)，第二代通信采用的是TDMA技術(shù)，第三代通信采用的是CDMA技術(shù)，第四代通信采用的是OFDMA技術(shù)，5G時代多址是一個很關(guān)鍵的爭奪點，現(xiàn)在流行看法就是NOMA。不過，4G奠基性技術(shù)“軟頻率復用”的發(fā)明人楊學志不久前撰文《NOMA只是一個誤解》，認為NOMA未必能問鼎5G時代，依舊存在一定變數(shù)。

　　還有一項關(guān)鍵技術(shù)就是多天線，多天線是一種增加容量的技術(shù)，在理論上能把容量提高很多倍。簡單的說，就是在現(xiàn)有多天線的基礎(chǔ)上通過增加天線數(shù)，甚至配置數(shù)十根甚至數(shù)百根以上天線，支持數(shù)十個獨立的空間數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)用戶系統(tǒng)頻譜效率的大幅提升。現(xiàn)在比較火的是MIMO技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)不僅能夠在不增加頻譜資源的情況下降低發(fā)射功率、減小小區(qū)內(nèi)以及小區(qū)間干擾，還能實現(xiàn)頻譜效率和功率效率在4G 的基礎(chǔ)上再提升一個量級。此外，射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)也屬于關(guān)鍵技術(shù)。

　　為何說“華為碾壓高通，拿下5G時代”名不副實

　　所謂核心專利，是指能在物理層方面做出基礎(chǔ)性的創(chuàng)新并掌握話語權(quán)的專利技術(shù)，所謂話語權(quán)就是，一旦技術(shù)商用后，就具備獅子大開口的技術(shù)實力。比如高通在3G時代掌握擁有軟切換和功率控制兩大核心專利以及兩千項外圍專利，具備了像愛立信、華為、諾基亞、中興等全球通信廠商征收“高通稅”的技術(shù)資本。華為如果僅憑一項Polar碼是構(gòu)不成核心專利的，何況Polar碼也并非華為原創(chuàng)。

　　美國高通主推的LDPC是由國際信息領(lǐng)域泰斗Gallager約五十年前提出的，經(jīng)過50多年的發(fā)展和改進，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，雖然由于提出的時間較早，部分理念已經(jīng)不能稱之為先進，但經(jīng)過多次改進和擴展，依舊是非常優(yōu)秀的技術(shù)。

　　法國主推的Turbo2.0是Turbo的延伸和發(fā)展，Turbo碼是4G時代使用的編碼之一，在技術(shù)上同樣非常成熟。而中國主推的Polar碼是由土耳其畢爾肯大學Erdal Arikan教授(是Gallager的學生)在2008年首次提出，polar碼的優(yōu)勢在于糾錯能力強，而且是世界上唯一一種已知的能夠被嚴格證明達到信道容量的信道編碼方法，這對于高帶寬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范管理具有重要的意義，在某些應用場景中已經(jīng)取得了和Turbo碼和LDPC碼相同或更優(yōu)的性能。但劣勢也非常明顯，就是誕生時間太短，技術(shù)不夠成熟。

　　本次Polar碼戰(zhàn)勝LDPC碼和Turbo碼贏得的是eMBB場景短碼控制信道。之前說過，3GPP定義了5G三大場景：增強型移動寬帶(eMBB)、海量物聯(lián)網(wǎng)通信(mMTC)、低時延、高可靠通信(uRLLC)。而華為這次僅僅獲得了eMBB場景中短碼的控制信道，而高通卻斬獲了eMBB場景的長碼和短碼的編碼信道，而且mMTC和URLLC場景的編碼方案還懸而未決。拋開之前提到的多址技術(shù)、多天線技術(shù)、射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，僅僅憑華為在編碼上取得了eMBB場景中短碼的控制信道，一些媒體就聲稱“華為碾壓高通，拿下5G時代”，這既不符合客觀實際，也頗有捧殺的嫌疑。