IT168 評測11月18日，在互聯網上當所有人都被林丹出軌刷屏的時候，可能許多人並沒有註意，在大洋彼岸的拉斯維加斯舉行的3GPP RAN1#87次會議上，正式宣布由華為主推的Polar碼成為5G eMBB場景下控制信道的短碼編碼方案。而隨後在互聯網上，壹些諸如“碾壓高通”“稱霸5G”類似的報道連篇累牘，點燃許多吃瓜群眾愛國之情，紛紛在朋友圈、微博上奔走相告好不歡喜。我們今天的機情觀察室，就來聊聊Polar碼是個什麽東西，所謂的華為“拿下”5G又是怎麽回事？
LDPC碼和Polar碼究竟是什麽?
首先，無論是LDPC還是polar，都是壹種信道編碼，並且均為第壹次入選3GPP的標準。信道編碼是通訊行業中的壹個名詞，廣泛用作表示檢測及糾正編碼錯誤的壹種術語，常常用於通信及存儲領域，是通信系統的核心技術之壹。簡單的說就是信道編碼就是在傳輸過程中保護數據以及在出錯時恢復數據用的壹種數字調制方式。
▲信道編碼相當於數據的保護盒
因為在無線傳輸過程中，我們會將比較復雜的模擬信號(含有復雜的數據信息)轉化成簡單的數字信號(由0和1組成)，這樣雖然便於傳輸但是會影響還原數據的準確性。因為無線數據傳輸過程中，往往會出現摻雜噪音或者丟失數據的情況。信道編碼則是將這些數字信號進行分組，接收存儲之後再重復接受並與之前存儲的數據進行對比，如果相同分組的數據相同則判斷為正確。比如接受存儲的數據為1，經過3組對比後該數據全部為1，則判斷正確傳輸數據1。信道編碼的作用就像在運快遞，有用的數據是妳買的東西，但是為了確保東西安全送給妳，需要對其包裝。本來壹車能運100個，現在包完了只能送50個，但是準確率有所提高。
對於5G網絡來說，3GPP對5G網絡的定義範圍包括：eMBB（大流量移動帶寬業務）、mMTC（大規模物聯網）、URLLC（低延時高可靠的業務，比如自動駕駛）。整個5G網絡覆蓋的場景對下載速率、時延的要求更加嚴格。因此，對於信道編碼來說，在保證可靠性的前提下，效率顯得異常重要。這裏的效率，指的是接近信道容量的極限：香農限。簡單來說，香農限是指在帶寬壹定、噪音已知(可以根據通道數據算出來)的情況下，壹個傳輸通道能通過有用的數據量上限能夠接近信道所能容納的最大數據量。目前，能夠符合5G網要求的信道編碼就只有LDPC和Polar。
▲典型的LDPC
LDPC碼：即低密度奇偶校驗碼。在1963年由MIT的Gallager博士提出，但在當時由於計算過於復雜而被人所忽略。後來經過不斷努力，簡化LDPC解碼算法。之後，有人發現LDPC碼可以逼近香農極限，此時的LDPC碼又回到大家的視野。LDPC碼是壹種具有稀疏校驗矩陣的線性分組碼，具有更低的誤碼平臺，譯碼過程簡單高效，復雜度和時延都比較低，目前已經在廣播系統、有線、無線甚至航空航天等通訊系統有所應用，編解碼的算法比較成熟。
▲Polar Code的優勢
Polar碼：即極化碼。與有著50多歲高齡的LDPC碼相比，Polar碼完全算得上少年兒童。Polar碼由土耳其教授Erdal Arikan在2008年提出。Polar碼基於信道極化理論，在解碼時將信道分為無噪信道和全噪信道，將有用的信息分到無噪信道，將垃圾信息分到全噪信道。因此在理論速度上，Polar碼可以擁有無限逼近香農極限的速率，相比LDPC碼，Polar碼在網絡性能能更有優勢，並且編碼和驛碼的復雜度也比較低。
LDPC碼與Polar在入選5G標準中的差異?
而從3GPP RAN1#87次會議的最終結果來看，eMBB場景下，LDPC碼最終成為eMBB成為數據信道編碼長碼，而Polar碼則是控制信道短碼編碼方案。polar碼也並非唯壹的標準，而是作為控制信道的短碼。因此主要的問題，就在於數據信道與控制信道、長碼與短碼之間的區別。
簡單來說，控制信道主要負責傳輸指令和同步參數，數據信道主要傳輸數據。舉個例子，比如高速公路，數據信道相當於主路，傳輸各種主要信息，控制信道相當於應急車道，個中作用大家可想而知。而控制信道中所謂的“長短碼”，則是將數字信號所形成的二進制指令進行分組，常用的信息用相對短的二進制位數表示，不常用信息的采用相對長的二進制位數表示。這樣做可以在指令不變的情況下更迅速的進行編碼(常用碼較短，易校對編譯，不常用的較長，可以快速的帶過並且不會影響數據的準確性)。
因此從會議確定的結果來看，此次華為不僅不是所謂的“拿下5G標準”，甚至在5G的eMBB場景下也不是唯壹編碼標準。在整個5G eMMB場景中，LDPC拿下數據信道與長碼，Polar拿下控制信道與短碼，最多算是平分秋色。
Polar碼入選5G標準對意味著什麽?
▲會議上支持華為的企業
關註手機的人或許聽說過壹句玩笑：高通就是壹家賣基帶送處理器的公司。這也從某方面顯示出通訊專利對於企業的重要性。此次Polar碼入選5G標準，對於以華為為首主導Polar碼的中國通訊界，經過多年的努力，終於能在世界通訊標準中立足，盡管只是確立5G標準進程中的壹小部分，但也終於實現了中國通訊企業從無到有的壹大步，在基礎標準領域有了壹定的話語權。並且對於主導Polar碼的華為以及其它中國企業，其已經積累的研究成果在未來有了落地的可能性。