www.jun999.net|技术解读联想5G编码投票事件,真相如何?

时间:2020-01-11 16:36:31

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文/陈经

导读

联想2年前5G编码标准投票的历史被重提,“联想导致华为在投票中输给高通”成为群众关注焦点。本文希望能还原一些事件真相,3GPP不存在所谓的投票定输赢的机制。联想第二次会议中的异常行为对会议进程没有任何影响,并非华为方案没有通过的原因。

联想2年前5G编码标准投票的历史,被旧事重提,“联想导致华为在投票中输给高通”成为群众关注焦点。在中美正在进行贸易战与技术战争的背景下,联想受到了很大的舆论压力,创始人柳传志都出来公开发声。

其实5G编码2016年底就有新闻,当时的说法是华为与西方列强斗争,主导的Polar码成功成为国际编码标准。有一些了解技术的人还出来辟谣,说不是这回事,Polar码不是华为发明的,也没有象吹的那样打败了对手。没想到2018年又被翻出来,但是说法却反过来了,说华为5G编码之争失败了,是联想害的。到底真相是什么?

本文解释5G编码投票事件的来龙去脉,还原真相。联想是个什么样的企业,具体态度各人可以自行选择。但在选择之前应该先了解真相。

一.5G编码的几种选择是怎么回事?

5G是下一代的无线通信标准,正在火热发展中。无线通信要接收和发送信息,信息在传输过程中会发生丢失或者错误。错了怎么办?用编码、解码来解决。编码加上一些冗余信息,解码时如果失败,就说明传输有误,就可以要求重新传输。编码、解码都是算法过程,需要硬件设备来执行。根据各种应用不同的特点,有很多种编解码方案。

现在我们用的4G编码,叫Turbo码,是由欧洲主导的(主要是法国电信)。为什么只有一种编码方案?因为全球要互相通信,通信企业也要互相合作。世界上铁路的轨距如果是一样的,火车就可以到处开。但由于历史因素,世界各国有几种不同制式,有时要换车头才能开,就不方便。全球国家与公司在通信技术标准上非常注意协商,自己搞一套是不太好的事。

为什么现在到5G了,不能继续用这个Turbo码?其实法国电信就是这么主张的,5G还用Turbo码。但是4G和5G的技术特点不一样,5G性能要好得多,传输速率比4G要高10倍以上,还要求低延时。Turbo码的特点是,编码简单,但是解码复杂,需要的算力较高。那么到5G时代,通信基站要解码多得多的数据,又要低延时,如果还用Turbo码,需要的算力就比过去高多了,这是不经济的。显然要选择解码速度快延时低的方案,降低对硬件要求。

人们发现,有两种编码方案是更好的选择。一种是LDPC码(低密度奇偶校验码),一种是Polar码(极化码)。LDPC码是1960年RobertGallager在博士论文中提出来的,Polar码是土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授2008年提出的。而Gallager就是Arikan在美国MIT的导师。

也就是说,华为支持的Polar码,并不是华为发明的。LDPC和Polar码都是源于美国的技术,这事和自主创新没有关系。那为什么华为要支持Polar码,不支持LDPC码?

一个编码方案,并不能解决所有问题,还得各种软硬件实施,要并行计算加快处理效率,牵涉到非常多的细节,有很多专利。可以想见,1960年提出的LDPC,发展比较早,比华为等中国通信企业诞生都要早得多。华为也有一些LDPC相关的专利,但就不如一些业界老牌公司的多。而Polar码2008年出来时,华为已经是业界龙头公司,又注重研发,就积累了更多的专利。如果业界选择用Polar码做5G编码,华为在专利上就会比选择LDPC好。这里也有华为对Polar码作了特别投入的因素,准备了几个绝招。所以华为就和欧洲公司推Turbo一样,力推Polar码。

但是LDPC毕竟发展了这么多年,比较成熟了,各种软硬件支持都好办,相当于5G编码有了一个保底的选择。新的Polar码理论上有一些优势(不然也不会提出来),是业界近年来最重要的创新之一,但毕竟年头短,应用还有待发展。一种对Polar码的疑虑是,它的解码方式叫successive cancellationlist decoding(逐次消去列表解码法),不适合硬件并行实现。Polar码的理论优势,真硬件实现起来,优势到底有没有不好说。

上面说的都是数据编码,无线通信中还有一种编码需求,叫控制信道编码。控制信道是用来传输指令和同步数据,用户是不用知道的,但也是必需的。从数据量来说,控制信道码块长度一般是20-100比特,极端场景可达300比特;数据信道的码块长度是40到6000~8000比特,而且码块非常多,数据量比控制信道要高几个数量级。但是控制信道对系统性能很关键,不是说数据量少就不重要。

4G的控制信道用的编码,叫TBCC(咬尾卷集码)。2016年底传出的“华为胜利了”的新闻,其实是华为成功地推动Polar码,在5G标准的控制信道中取代了TBCC。当时不少新闻连这也不清楚,就开始大说自主创新。

另外,因为5G数据信道编码的争议,还产生了两个专有名词:“长码”和“短码”。控制信道编码并不是短码,长码和短码指的都是数据信道的编码。而且这也不是学术名词,是因为会议争议产生的东西。大家隐约感觉,Polar码在较小的码块传输中好象不错(正如控制信道的码块也不大),而LDPC在较大的码块传输是更好选择。就有人提出建议,为什么不折中一下,大码块(长码)用LDPC编码,小码块(短码)用Polar码?至于大块小块的分别是什么,会议没有明确定死,只是说这个分界线应该在128到1024比特之间,还没指定具体值。2016年底不少新闻误以为华为推的Polar码在短码中胜出了,这是不对的。

支持Turbo码的欧洲公司,其实意思是长码用LDPC,短码用Turbo码。绝大多数支持Polar码的公司,意思是长码用LDPC,短码用Polar码。只有华为自己认为长码短码都用Polar码。

各家公司出于自己专利、产业链之类的考虑,各自支持Turbo、LDPC、Polar码,国际社会怎么解决这个问题?难道各干各的?这不可能,那就乱套了,产品不能通用,同一种类型的设备要支持几种编码,会很麻烦,很浪费。所有公司都同意,要商量出一个编码规范,商量好了大家就一起照着做,历史证明,这是行之有效的办法。

那么,这个商量的过程具体是怎么回事?这就要谈到让联想备受争议的3GPP会议了。

二.3GPP技术会议是怎么回事?

首先,这个3GPP是个公司之间的电信组织,理论上是没有国家存在的,各个公司说事的时候不把国家扯进来。因为有些事,国家利益与公司利益并不一致,或者说扯进来反而麻烦,对解决问题不利。还有更进一步的组织,例如IETF(国际互联网工程任务组),成员都是个人,更为独立,公司都不让进来。

从国家角度说事的组织也有,叫ITU(国际电联),是联合国下面的一个机构。ITU分配无线频谱、卫星空间轨道,制定全球电信标准,向发展中国家提供电信援助,促进全球电信发展。2000年5月,TD-SCDMA正式成为ITU国际标准的组成部分,与WCDMA、CDMA2000并列成为三大3G国际标准。TD-SCDMA要到ITU去说事,这个要国家认可。实际上中国是用自己的巨大市场,将TD-SCDMA挤入标准的。理论上来说,中国不需要别的国家支持,自己内部搞TD-SCDMA就行了。

为什么5G编码不到ITU说事?因为编码是一种技术实施,并不涉及频谱分配、空间分配,技术实施这种事还得由一个个行业公司具体干出来。其实对公司来说,有时更愿意在3GPP这种公司组织里谈事。中移动并不是很情愿用TD-SCDMA干3G的,有国家任务没办法。中移动一度3G干得很闷气,到4G的TD-LTE才发力了。这不是说中国不应该做TD-SCDMA,而是说,有时公司利益和国家利益并不一致。

和5G编码相关的3GPP技术会议有三次,分别叫RAN1#86、RAN1#86b、RAN1#87。这种技术会议不是象世界杯奥运会那样定期开的,而是有事要解决就开会,业界相关公司就来了。如果一次开会不解决问题,就继续再开。

这种会议是怎么开的呢?原则上是技术优先的,不代表国家的,各个公司理论上必须用“技术语言”来说事。3GPP会议主办者会综合各个公司的技术意见,接受各种提案,让公司们对各种提案表态。有些支持者太少的提案,当然就先放弃。例如欧洲公司说4G的Turbo码继续用到5G的提案,支持者太少,不用怎么讨论就可以直接弃了。如果是各有支持者的提案,那就充分讨论。

为什么3GPP会有投票?这种投票其实是技术性摸底性质的,就是看看某种技术各有多少公司支持,或者反对。比如有23家公司支持A方案,24家公司支持B方案。大家就知道,这两种方案支持者都不少,需要继续讨论。这里有一种很大的误解,就是不存在所谓的“投票定胜负”。

3GPP不会公布一个投票框架说,“这就是最后决战了,投票输了的就得听赢家的”,没有这种规矩。公司之间不能这么说事,3GPP还是主张协商解决问题,业界公司其实经常互相合作,合纵连横是常有的事,不是打仗一样PK选票。如果投票差距不大,3GPP很可能会说:看来分歧比较大,这事先不忙做决定,先把能定的定下来。这和贸易谈判有点类似,原则是找共识,不是定胜负。

那为什么投票还是很重要的呢?因为支持者多、市场份额大,说事的时候就显得有道理一些。如果一个公司支持者就那么小猫两三只,还坚持说自己的方案好,就会显得不专业,好象不是来开会而是来捣乱的了。支持者多力量大,提案这边的人也就更容易坚持,说我们看法是这样,大家应该这么办事,你们应该改变看法。最后,就全体同意某个方案了,技术会议算是开成了。支持少的人可以说,我们要继续讨论,我们来说服更多公司,这也是可以的。但是,除非一拍两散自己硬去浪费人力物力强行支持某种方案,最终还是得大家一起商量。时间拖下去,对参与的公司都不利,一般也就商量出一个办法了。因为3GPP并不是让参加的公司来互相斗争定胜负,总的来说还是为了共同的利益走到一起来,把技术方案定了,大家都有钱赚。过程中各公司因为各自专利布局,公司利益可以开诚布公摆在台面上,甚至国家利益都可以暗中体现。但是无论如何,最终还是得协商解决。

介绍完了3GPP开会的原则,那么三次5G编码会议具体是怎么回事?

三.3GPP三次5G编码会议的过程

1. 哥德堡会议

2016年8月22-26日,3GPP第一次重要的5G编码会议在瑞典哥德堡举行,叫RAN1#86会议。之前4月在釜山,5月在南京已经简单开过会了。

虽然是业界公司正式聊5G编码,但还属于交换意见,叫预讨论,本来也没有说一定要出结果。因此哥德堡会议只聊数据编码,不聊控制信道编码。

这次会议,不少联想投票事件的争论就忽略了。要按这次讨论的内容,一堆中国公司都象是站错队了。

这次会议的公开文本可以到3GPP网站去下载,地址是:

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

其中的一个章节是这么说的:

R1-167999  WF on ChannelCoding Selection     QualcommIncorporated, Samsung, Nokia, ASB, ZTE, MediaTek, Intel, Sharp, MTI,Interdigital, Verizon Wireless, KT Corporation, KDDI, IITH, CEWiT,Reliance-jio, Tejas Networks, Beijing Xinwei Telecom Technology, Vivo, Potevio,WILUS, Sony, Xiaomi

Also supported by Oppo.

Revision of R1-166376

Proposal:

•       LDPC should be selected for eMBB data channel toprovide performance and implementation advantages at high rate and largeblocklength

这说的是啥意思?就是说中国的中兴、VIVO、OPPO、小米等公司,和高通、三星、诺基亚等公司支持了一个提案:数据信道应该用LDPC编码。

同时,也有一个打对台的提案:

R1-168040  WF on channelcoding selection       Huawei, HiSilicon,CMCC, CUCC, Deutsche Telekom, Orange, Telecom Italia, Vodafone, China Unicom,Spreadtrum

Not supported by Orange.

Proposal:

•       Polar code is a candidate channel coding technique forNR for eMBB, URLLC, mMTC

这个提案是华为和自家的海思、中移动、中国联通、德国电信、意大利电信、沃达丰、展讯提出的:让Polar作为数据信道一项候选的编码方案。“Not supportedby Orange”是说,法国电信(Orange)要推自己的Turbo码,不支持Polar码。

从两个提案看,这个阵营很模糊,华为这边有西方公司,而几家中国公司也参与到高通、三星那边去了。其实这里不存在站队问题,这是各家公司表达自己对技术的意见,纯粹的技术意味。LDPC作为老牌编码方案,得到了中国外国的不少公司支持。而Polar码作为新兴技术,也得到了一些公司支持,认为应该是候选方案。而且也只是预讨论,并不是要做什么决策。

R1-168164  WF on turbocode selection LG Electronics, Ericsson,CATT, NEC, Orange, IMT

Proposal:

•       LTE turbo code should be supported for NR for at leastlow throughput including eMBB, mMTC, and URLLC

•       It can support flexibilities of information blocksizes and code rates

•       Turbo code enhancement can be considered

•       FFS: high throughput

其实还有第三个提案,LG、爱立信等公司说,Turbo码也得考虑进5G编码。

那这次会议,联想还有它收购的摩托罗拉在干啥?在打酱油。可能是因为还没有什么意见,就没有啥提案,没有表态。

因为业界公司看来有分歧,会议就给出结论(或者说建议)了:

Conclusion:

·      TheeMBB data channel coding scheme will be chosen at RAN1#86bis

o  includingagreeing on the observations that led to the decision.

·      Companiesare encouraged to:

o  continueanalysis and comparison in order to inform the final decision at RAN1#86bis

o  provideany remaining details, especially focusing on LDPC (in view of the situation inthis meeting)

o  provideany remaining details of the flexibility requirements and how they can besatisfied, and corresponding implementation complexity and any impact onperformance

·      Notethat consideration of combinations of coding schemes is not precluded.

·      Incase of changes to proposals already available, companies are encouraged toprovide them at least 1 week before the normal submission deadline for RAN1#86bis.

这意思是说,这次有分歧定不了,数据编码方案在下次会议RAN1#86b解决。会方建议,业界公司去积极分析比较,多给细节,帮助做出最后决定。也就是说,没有决定什么事。

2. 里斯本会议

2016年10月10-14日,这个建议的86b会议在葡萄牙里斯本召开了。这也是现在舆论讨论得最多的一次会议。这次会议仍然是讨论数据信道的编码。

如前所述,经过讨论大家产生了一个想法,觉得好象可以把长码和短码分开来处理,长码和短码各自选择一种编码,可以让各家公司更充分表达意见。这次,联想终于卷进来了。

会议的文本同样可以下载:

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

联想(以及旗下的摩托罗拉)参与的一个提案是:

R1-1610767       Wayforward on eMBB data channel coding       Samsung,Qualcomm Incorporated, Nokia, Alcatel-Lucent Shanghai Bell, Verizon Wireless,KT Corporation, KDDI, ETRI, IITH, IITM, CEWiT, Reliance Jio, Tejas Network,Xilinx, Sony, SK Telecom, Intel Corporation, Sharp, MTI, National Instrument,Motorola Mobility, Lenovo, Cohere Technologies, Acorn Technologies, CableLabs,WILUS Inc, NextNav, ASUSTEK, ITL

Revision of R1-1610689

Also acceptable to Ericsson

Proposal:

•       Adopt LDPC code for eMBB data channel as single codingscheme

这个提案是说,LDPC码应该成为数据信道的唯一编码,也就是长码和短码都用它。从列名的公司来看,联想确实很刺眼,其它全是美欧日韩公司。可以看出,参与的公司比86会议多了。

华为搞的提案是这个:

R1-1610850       WF onchannel codes     Huawei, HiSilicon, Acer,Bell, CATR, China Unicom, China Telecom, CHTTL, Coolpad, Deutsche Telekom,Etisalat, InterDigital, III, ITRI, MediaTek, Nubia Technology, Nuel, OPPO,Potevio, Spreadtrum, TD Tech, Telus, Vivo, Xiaomi, Xinwei, ZTE, ZTEMicroelectronics

Revision of R1-1610668

Also acceptable to CATT

Proposal:

•       Polar code is supported as a channel coding scheme forNR eMBB data channel

这个提案说,Polar码也应该成为数据信道的方案之一,其实意思就是“长码用LDPC,短码用Polar”。可以看到,中国方面包括台湾的公司基本都支持了华为,也有德意志电信等外国公司。在86会议中支持LDPC的中兴、OPPO、VIVO、小米都转过来了。比起联想,确实有些站队意思了。

会方看分歧大,就想办法搞清楚事情,组织了一个提问调查让各家公司回答:

Question: How many channel coding schemes should bespecified for the NR eMBB data channel:

-       1:

o  LDPC: Ericsson, Sony, Sharp, Nokia, ASB, Samsung,Intel, QC, VzW, KT, IITH, IITM, Fujitsu, MotM, Lenovo, KDDI

o  Polar: HW

-       >1:

o   T+L Accelercomm, IMT, LG, NEC, Fujitsu, Orange

o   L+P ZTE, Etisalat, Mediatek, Nubia, Xiaomi, Coolpad, Neul, HW devices,OPPO, CATR, TDTech, Spreadtrum, Potevio, ITRI, IDC, DT, NTU 

这个问题是,数据信道应该用几种编码方案?这里,联想又和一堆公司说,应该用LDPC作唯一选择,等于是重复了第一个提案。注意华为一家独自说,应该用Polar码来完全换掉LDPC。另外一些公司说,应该长码用LDPC,但是短码用Turbo,或者用Polar。

会方看事儿还是麻烦,就继续组织了一次“否定性投票”。意思是说,给出一种方案,如果你一定不同意,就说出来。这次“投票”,也就是联想被舆论指责的最大罪证。

Possible Agreements:

Alt 1:

-       The channel coding scheme for eMBB data is LDPC

No: HW, IDC, HiSi, DT, NEC, CMCC, LG, Spreadtrum, Neul,CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Coolpad, Xiaomi, HW Devices, ITRI, Mediatek,Accelercom, Nubia, IMT, Orange, ZTE, ZTE Microelectronics

Alt 2:

-       The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, atleast for blocks larger than X

-       Polar coding is supported for eMBB data for blockssmaller than X

No: Sams, NEC, Intel, QC, LG, Nokia, ASB, MotM, Lenovo,KT, Ericsson, CableLabs, ITL, Sequans, Acorn, Asustek, Mitsubishi, KDDI, Wilus,Accelercom, IMT, Orange, Sony, Sharp, Fujitsu, VzW, Docomo

Alt 3:

-       The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, atleast for blocks larger than X

-       Turbo coding is supported for eMBB data for blockssmaller than X

No: HW, IDC, HiSi, Sams, Nok, ASB, KT, QC, Asustek,Spreadtrum, Mitusbishi, CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Intel, Coolpad, Neul,Wilus, Xiaomi, ITRI, Mediatek, Nubia, ZTE, ZTE Microelectronics, HW Devices,CableLabs, ITL, DT, VzW, KDDI, Acorn, Docomo

这里有三个选项,让人表述反对意见。“长码LDPC,短码Turbo”方案的反对者最多,33家。“长码LDPC,短码Polar”反对的公司也不少,有27家,这就是让联想惹上麻烦的投票行为,联想反对了华为阵营支持的Polar码。“长码短码都用LDPC”,反对者有24家,华为阵营都投了反对。这就是一些舆论说,华为投票24:27输给了高通的由来。

通过这个调查,会方“求同存异”,得出了结论:

Agreement:

·      Thechannel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for information blocksize > X